JP2006093399A - Light-emitting device, its manufacturing method and luminaire - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、発光素子を収納して成る発光装置およびその製造方法ならびに照明装置に関する。 The present invention relates to a light emitting device that houses a light emitting element, a method for manufacturing the same, and a lighting device.
従来の発光装置を図9に示す。図9において、発光装置は、上面の中央部に発光素子13を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、内周面12a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とともに、内周面12aが、発光素子13が発光する光を反射する反射面とされている枠状の反射部材12と、透光性部材に発光素子13が発光する光を波長変換する蛍光体(図示せず)を含有させて成る波長変換層15と、発光素子13を保護するため反射部材12の内側に充填された透光性部材16とから主に構成されている。
A conventional light emitting device is shown in FIG. In FIG. 9, the light emitting device has a mounting portion 11a for mounting the
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、反射部材12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、押し出し成型等の成形技術により形成される。
The reflecting
さらに、反射部材12は、内周面12aが発光素子13や波長変換層15からの光を反射する反射面とされており、この内周面12aは、Al等の金属が蒸着法やメッキ法により被着されることにより形成される。そして、反射部材12は、半田,銀(Ag)ロウ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を内周面12aで取り囲むように基体11の上面に接合される。
Further, the reflecting
また、発光素子13は、例えば、液相成長法やMOCVD法等によりサファイア等の単結晶基板上に、ガリウム(Ga)−Al−窒素(N)、亜鉛(Zn)−硫黄(S)、Zn−セレン(Se)、珪素(Si)−炭素(C)、Ga−リン(P)、Ga−Al−砒素(As)、Al−インジウム(In)−Ga−P、In−Ga−N、Ga−N、Al−In−Ga−N等の発光層が形成される。発光素子13の構造としては、MIS接合やPN接合を有したホモ構造、ヘテロ構造あるいはダブルへテロ構造のものが挙げられる。また、発光素子13の発光波長は、発光層の材料やその混晶度によって紫外光から赤外光まで種々選択される。なお、発光素子13は、載置部11aの周辺に配置した配線導体と発光素子13の電極とをボンディングワイヤ(図示せず)を用いた方法や、発光素子13の電極を下側に設置して半田バンプにより接続するフリップチップボンディング方式を用いた方法等によって電気的に接続される。
The light-emitting
また、波長変換層15は、エポキシ樹脂やシリコーン樹脂等の透光性部材に蛍光体を含有し熱硬化させ板状に形成するとともに反射部材12の開口部を覆うことにより、発光素子13から放出された発光波長である可視光や近紫外光を吸収し、他の長波長の光に変換して放射させることができる。従って、波長変換層15は、発光素子13から発光される光の発光波長や発光装置から放出される所望の光に応じて種々のものが用いられ、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し得る。また、発光装置は、発光素子13が発光した光と、蛍光体からの光とが補色関係にあるとき白色系の光を発光させることができる。
In addition, the
なお、蛍光体は、例えば、セリウム(Ce)で付活されたイットリウム・アルミニウム・ガーネット系蛍光体、ペリレン系誘導体、CuやAlで付活された硫化亜鉛カドミウム、Mnで付活された酸化マグネシウム、酸化チタンなど種々のものが挙げられる。これらの蛍光体は、1種類で用いてもよいし、2種類以上混合して用いてもよい。 Examples of phosphors include yttrium / aluminum / garnet phosphors activated with cerium (Ce), perylene derivatives, zinc cadmium sulfide activated with Cu and Al, and magnesium oxide activated with Mn. Various types such as titanium oxide can be used. These phosphors may be used alone or in combination of two or more.
さらに、透光性部材16は、エポキシ樹脂やシリコーン樹脂等の透光性部材を用いることで、発光素子13を保護すると共に、発光素子13と透光性部材との屈折率差を少なくすることにより、発光素子13内部に光が閉じ込められるのを抑制することができる。
従来の発光装置は、透光性部材16の上面に、蛍光体を含有した液状の波長変換層15を注入して熱硬化させることにより、蛍光体を波長変換層15中の全体に分散させていた。
In the conventional light emitting device, the phosphor is dispersed in the entire
しかしながら、波長変換層15の下側に位置する蛍光体から発せられた光は、波長変換層15を通過する際に光損失が生じ、発光装置の外部に放射される光強度が小さくなるという問題点があった。
However, the light emitted from the phosphor located on the lower side of the
一方、発光装置の光強度を高めるために、発光素子13の発光強度を高めることで、蛍光体へ入射する光の強度を強め、発光装置外部に放射される光の強度を強めることも可能である。
On the other hand, in order to increase the light intensity of the light-emitting device, it is possible to increase the intensity of light incident on the phosphor and increase the intensity of light emitted outside the light-emitting device by increasing the light-emitting intensity of the light-emitting
しかしながら、蛍光体への入射光強度が比較的小さい場合は、蛍光体からの出射光強度は入射光強度に比例して大きくなるものの、入射光強度が大きくなるにつれて徐々に比例しなくなって波長変換された光の強度が一定のまま、蛍光体によって波長変換されずに放射される発光素子の光が増加するだけとなり、波長変換された所望の波長の光強度を高めることが困難になるという問題点を有していた。 However, when the incident light intensity to the phosphor is relatively small, the intensity of the emitted light from the phosphor increases in proportion to the incident light intensity, but gradually becomes non-proportional as the incident light intensity increases. However, it is difficult to increase the light intensity of a desired wavelength that has been wavelength-converted, since the light emitted from the phosphor without being wavelength-converted by the phosphor is increased while the intensity of the emitted light remains constant. Had a point.
また、蛍光体に波長変換された後に下側に進む光や、蛍光体によって波長変換されずに下側に反射された発光素子の光は、発光装置の内部で乱反射し、発光素子や基体等に吸収される等によって光損失が生じるという問題もある。 In addition, light that travels downward after being wavelength-converted to a phosphor, or light of a light-emitting element that is reflected downward without being wavelength-converted by the phosphor is diffusely reflected inside the light-emitting device, and the light-emitting element, substrate, etc. There is also a problem that light loss occurs due to absorption by the light.
従って、本発明は上記従来の問題点に鑑みて完成されたものであり、その目的は、高い放射光強度および高輝度を有し、発光効率の良い発光装置を提供することである。 Accordingly, the present invention has been completed in view of the above-described conventional problems, and an object of the present invention is to provide a light emitting device having high radiated light intensity and high luminance and high luminous efficiency.
本発明の発光装置は、上面に発光素子を載置する載置部が形成された基体と、該基体の上面の外周部に前記載置部を取り囲むように接合されるとともに、内周面が前記発光素子から発光される光を反射する反射面とされている枠状の反射部材と、該反射部材の内側に前記発光素子を被覆するように形成された第1の透光性部材と、前記枠体の内周面または上面に、前記第1の透光性部材との間に隙間をあけて前記第1の透光性部材を覆うように設けられるとともに、上面側に蛍光体が層状に偏在している板状の第2の透光性部材とを具備していることを特徴とする。 The light emitting device of the present invention is bonded to a base having a mounting portion on which the light emitting element is mounted on the upper surface and an outer peripheral portion of the upper surface of the base so as to surround the mounting portion, and an inner peripheral surface is A frame-like reflecting member that is a reflecting surface that reflects light emitted from the light emitting element, and a first light transmissive member formed so as to cover the light emitting element inside the reflecting member; The inner surface or upper surface of the frame body is provided so as to cover the first light transmissive member with a gap between the frame and the first light transmissive member, and the phosphor is layered on the upper surface side. And a plate-like second translucent member that is unevenly distributed.
本発明の発光装置は、上面に発光素子を載置する載置部が形成された基体と、該基体の上面の外周部に前記載置部を取り囲むように接合されるとともに、内周面が前記発光素子から発光される光を反射する反射面とされている枠状の反射部材と、該反射部材の内側に前記発光素子を被覆するように形成された第1の透光性部材と、該第1の透光性部材を被覆するように設けられるとともに、前記第1の透光性部材より屈折率が大きく上面側に蛍光体が層状に偏在している板状の第2の透光性部材とを具備していることを特徴とする。 The light emitting device of the present invention is bonded to a base having a mounting portion on which the light emitting element is mounted on the upper surface and an outer peripheral portion of the upper surface of the base so as to surround the mounting portion, and an inner peripheral surface is A frame-like reflecting member that is a reflecting surface that reflects light emitted from the light emitting element, and a first light transmissive member formed so as to cover the light emitting element inside the reflecting member; A plate-like second light-transmitting member provided so as to cover the first light-transmitting member and having a refractive index larger than that of the first light-transmitting member and phosphors being unevenly distributed on the upper surface side. It is characterized by having a sex member.
本発明の製造方法は、上記本発明の発光装置の製造方法であって、前記基体の上面の外周部に前記反射部材を接合する工程と、前記載置部に発光素子を載置する工程と、液状の前記第1の透光性部材を前記反射部材の内側に前記発光素子を覆うように注入した後、前記第1の透光性部材を硬化させる工程と、前記蛍光体を含む液状の前記第2の透光性部材を板状に成形する工程と、前記第2の透光性部材中の前記蛍光体を一主面側に沈降させた後、前記第2の透光性部材を硬化させる工程と、硬化された前記第2の透光性部材を、その前記一主面側が上側になるように前記反射部材の上面または内周面に前記発光素子を覆うように取着する工程とを具備していることを特徴とする。 The manufacturing method of the present invention is a manufacturing method of the above-described light-emitting device of the present invention, the step of bonding the reflecting member to the outer peripheral portion of the upper surface of the base, and the step of mounting the light-emitting element on the mounting portion Injecting the liquid first translucent member inside the reflective member so as to cover the light emitting element, and then curing the first translucent member; and a liquid containing the phosphor A step of forming the second translucent member into a plate shape, and the phosphor in the second translucent member is allowed to settle to one main surface side, and then the second translucent member is A step of curing, and a step of attaching the cured second light-transmitting member so as to cover the light emitting element on the upper surface or the inner peripheral surface of the reflecting member so that the one main surface side is on the upper side. It is characterized by comprising.
本発明の製造方法は、上記本発明の発光装置の製造方法であって、前記基体の上面の外周部に前記反射部材を接合する工程と、前記載置部に発光素子を載置する工程と、液状の前記第1の透光性部材を前記反射部材の内側に前記発光素子を覆うように注入する工程と、前記第1の透光性部材より屈折率が大きく、蛍光体を含む前記第2の透光性部材を板状に成形する工程と、前記第2の透光性部材中の前記蛍光体を一主面側に沈降させた後、前記第2の透光性部材を硬化させる工程と、硬化された前記第2の透光性部材を、その前記一主面側が上側になるように前記第1の透光性部材の上面に前記第1の透光性部材を被覆するように取着する工程とを具備していることを特徴とする。 The manufacturing method of the present invention is a manufacturing method of the above-described light-emitting device of the present invention, the step of bonding the reflecting member to the outer peripheral portion of the upper surface of the base, and the step of mounting the light-emitting element on the mounting portion Injecting the liquid first translucent member inside the reflecting member so as to cover the light emitting element; and the first translucent member having a refractive index larger than that of the first translucent member and including the phosphor. A step of forming the light transmissive member in a plate shape, and the phosphor in the second light transmissive member is allowed to settle to one main surface side, and then the second light transmissive member is cured. A step of covering the first translucent member with the upper surface of the first translucent member such that the one main surface side is the upper side of the cured second translucent member And a step of attaching to the substrate.
本発明の第一の発明である発光装置は、上面に発光素子を載置する載置部が形成された基体と、基体の上面の外周部に載置部を取り囲むように接合されるとともに、内周面が発光素子から発光される光を反射する反射面とされている枠状の反射部材と、反射部材の内側に発光素子を被覆するように形成された第1の透光性部材と、枠体の内周面または上面に、第1の透光性部材との間に隙間をあけて第1の透光性部材を覆うように設けられるとともに、上面側に蛍光体が層状に偏在している板状の第2の透光性部材とを具備していることにより、蛍光体により波長変換された光を効率よく発光装置の外部に強い放射光強度および高輝度で放出できる。 The light-emitting device according to the first aspect of the present invention is bonded to the base on which the mounting portion for mounting the light-emitting element is formed on the upper surface, and the outer periphery of the upper surface of the base so as to surround the mounting portion. A frame-like reflecting member whose inner peripheral surface is a reflecting surface that reflects light emitted from the light emitting element, and a first light transmissive member formed so as to cover the light emitting element inside the reflecting member; The inner peripheral surface or the upper surface of the frame body is provided so as to cover the first light transmissive member with a gap between the first light transmissive member and the phosphors are unevenly distributed in a layered manner on the upper surface side. By providing the plate-like second translucent member, the light wavelength-converted by the phosphor can be efficiently emitted to the outside of the light emitting device with strong radiated light intensity and high luminance.
従来では、蛍光体が波長変換層の全体に分散していた。波長変換層の全体に存在する蛍光体のうち、下方に存在する蛍光体については、蛍光体が励起されて最大限の出射光強度で光を出射できるように発光素子の発光強度を高めても、波長変換層を通過する間に波長変換されずに蛍光体間を乱反射することにより光損失が増加するとともに、波長変換されずに外部に放出される光が増加するだけであり、その結果、波長変換されて発光装置の外部に放出される光の強度は弱くなっていた。 Conventionally, the phosphor is dispersed throughout the wavelength conversion layer. Among the phosphors present in the entire wavelength conversion layer, for the phosphors present below, the emission intensity of the light emitting element can be increased so that the phosphor can be excited and emit light with the maximum emitted light intensity. In addition, light loss increases by irregularly reflecting between phosphors without passing through the wavelength conversion layer while passing through the wavelength conversion layer, and only light emitted outside without wavelength conversion is increased. The intensity of light that has been wavelength-converted and emitted to the outside of the light-emitting device has become weak.
しかしながら、本発明では第2の透光性部材の上方に蛍光体が層状に偏在するため、発光素子から出た光は、第2の透光性部材を透過した後に蛍光体に到達する。そのとき、蛍光体が励起されて最大限の出射光強度で光を出射できるように発光素子の発光強度を高めておいても、光は波長変換された後第2の透光性部材中をきわめて短い行路進んですぐに外部に放出されるため、ほとんど光損失を生じることなく発光装置の外部に放出される。 However, in the present invention, since the phosphors are unevenly distributed in layers above the second light transmissive member, the light emitted from the light emitting element reaches the phosphor after passing through the second light transmissive member. At that time, even if the emission intensity of the light-emitting element is increased so that the phosphor is excited and can emit light with the maximum emission light intensity, the light passes through the second translucent member after wavelength conversion. Since it travels to a very short path and is immediately emitted to the outside, it is emitted to the outside of the light emitting device with almost no light loss.
つまり本発明によって、蛍光体により波長変換された光を効率よく発光装置の外部に強い放射光強度および高輝度で放出できる。 That is, according to the present invention, the light wavelength-converted by the phosphor can be efficiently emitted to the outside of the light emitting device with strong radiated light intensity and high luminance.
また、蛍光体に波長変換された後に下側に進む光や、蛍光体によって波長変換されずに下側に反射された発光素子の光は、第2の透光性部材の下方に隙間があることで、隙間と第2の透光性部材の下面との界面で全反射しやすくなり、上方向に良好に反射される。その結果、蛍光体に波長変換された後に下側に進む光が発光装置の内部で乱反射し、発光素子や基体等に吸収される等によって光損失が生じるのを抑制できる。さらに、蛍光体によって波長変換されずに下側に反射された発光素子の光が再度蛍光体を照射することとなって波長変換効率が向上し、外部に取り出される放射光強度を強くすることができる。 In addition, there is a gap below the second light-transmissive member for light that travels downward after being wavelength-converted to the phosphor, or light from the light-emitting element that is reflected by the phosphor without being wavelength-converted. Thus, it becomes easy to totally reflect at the interface between the gap and the lower surface of the second translucent member, and is favorably reflected upward. As a result, it is possible to suppress light loss caused by light that travels downward after being wavelength-converted into a phosphor and is diffusely reflected inside the light-emitting device and absorbed by the light-emitting element or the substrate. Furthermore, the light of the light emitting element reflected downward without being wavelength-converted by the phosphor irradiates the phosphor again, which improves the wavelength conversion efficiency and increases the intensity of the emitted light extracted outside. it can.
また、蛍光体に波長変換されてあらゆる方向に進む光のうち、下側に発せられた光は、第2の透光性部材の下方に隙間があることで、隙間と第2の透光性部材の下面との界面で全反射しやすくなり、上方向に反射させることができる。波長変換された光は上方向に進むことにより、発光素子や、基体等に吸収されにくくなるため、発光装置の外部に取り出される放射光強度は強くなる。 Of the light that is wavelength-converted by the phosphor and travels in all directions, the light emitted downward has a gap below the second light transmissive member, so that the gap and the second light transmissive property are reduced. It becomes easy to totally reflect at the interface with the lower surface of the member, and can be reflected upward. Since the wavelength-converted light travels upward, it becomes difficult to be absorbed by the light emitting element, the substrate, and the like, so that the intensity of radiated light extracted outside the light emitting device is increased.
また、蛍光体の間隔を狭くして、適度に密な層状にするとともに層状の蛍光体の厚さを均一にすることにより、発光面や照射面における色や強度分布の偏りを抑制することができ、安定した照度分布で演色性を有する照明装置を作製することができる。 In addition, by narrowing the interval between the phosphors to form a moderately dense layer and making the thickness of the layered phosphor uniform, it is possible to suppress uneven color and intensity distribution on the light emitting surface and the irradiated surface. It is possible to manufacture a lighting device having a color rendering property with a stable illuminance distribution.
さらに、発光素子から発生する光が400nm以下の近紫外光から紫外光領域である場合、蛍光体の隙間より波長変換されずに透過する光を抑制し、人体への影響を軽減することができる。 Furthermore, when the light generated from the light emitting element is in the ultraviolet light region from near-ultraviolet light of 400 nm or less, it is possible to suppress the light that is transmitted without being wavelength-converted through the gaps between the phosphors, and to reduce the influence on the human body. .
本発明の第二の発明である発光装置は、上面に発光素子を載置する載置部が形成された基体と、基体の上面の外周部に載置部を取り囲むように接合されるとともに、内周面が発光素子から発光される光を反射する反射面とされている枠状の反射部材と、反射部材の内側に発光素子を被覆するように形成された第1の透光性部材と、枠体の内周面または上面に、第1の透光性部材を被覆するように設けられるとともに、第1の透光性部材より屈折率が大きく上面側に蛍光体が層状に偏在している板状の第2の透光性部材とを具備していることにより、発光素子から発光された光を、強い放射光強度および高輝度で、発光効率良く外部に放出できる。 The light emitting device according to the second aspect of the present invention is bonded to the base on which the mounting portion for mounting the light emitting element is formed on the upper surface, and the outer periphery of the upper surface of the base so as to surround the mounting portion. A frame-like reflecting member whose inner peripheral surface is a reflecting surface that reflects light emitted from the light emitting element, and a first light transmissive member formed so as to cover the light emitting element inside the reflecting member; The inner peripheral surface or the upper surface of the frame body is provided so as to cover the first translucent member, and the refractive index is larger than that of the first translucent member, and the phosphors are unevenly distributed on the upper surface side. By providing the plate-like second translucent member, light emitted from the light-emitting element can be emitted to the outside with high radiant light intensity and high luminance with high luminous efficiency.
すなわち発光素子から発せられた光は、第2の透光性部材を透過して、発光装置の外部に放出される。そして第2の透光性部材の上面側には蛍光体が偏在するため、発光素子から出た光は、この蛍光体を透過し、所望の光の色に調節されて外部に放出される。 That is, light emitted from the light emitting element is transmitted through the second light transmissive member and emitted to the outside of the light emitting device. Since the phosphor is unevenly distributed on the upper surface side of the second translucent member, the light emitted from the light emitting element is transmitted through the phosphor, adjusted to a desired light color, and emitted to the outside.
従来では、蛍光体が波長変換層の全体に分散していた。波長変換層の全体に存在する蛍光体のうち、下方に存在する蛍光体については、蛍光体が励起されて最大限の出射光強度で光を出射できるように発光素子の発光強度を高めても、波長変換層を通過する間に波長変換されずに蛍光体間を乱反射することにより光損失が増加するとともに、波長変換されずに外部に放出される光が増加するだけであり、その結果、波長変換されて発光装置の外部に放出される光の強度は弱くなっていた。 Conventionally, the phosphor is dispersed throughout the wavelength conversion layer. Among the phosphors present in the entire wavelength conversion layer, for the phosphors present below, the emission intensity of the light emitting element can be increased so that the phosphor can be excited and emit light with the maximum emitted light intensity. In addition, light loss increases by irregularly reflecting between phosphors without passing through the wavelength conversion layer while passing through the wavelength conversion layer, and only light emitted outside without wavelength conversion is increased. The intensity of light that has been wavelength-converted and emitted to the outside of the light-emitting device has become weak.
しかしながら、本発明では第2の透光性部材の上方に蛍光体が層状に偏在するため、発光素子から出た光は、第2の透光性部材を透過した後に蛍光体に到達する。そのとき、蛍光体が励起されて最大限の出射光強度で光を出射できるように発光素子の発光強度を高めておいても、光は波長変換された後第2の透光性部材中を短い行路進んですぐに外部に放出されるため、ほとんど光損失を生じることなく発光装置の外部に放出される。 However, in the present invention, since the phosphors are unevenly distributed in layers above the second light transmissive member, the light emitted from the light emitting element reaches the phosphor after passing through the second light transmissive member. At that time, even if the emission intensity of the light-emitting element is increased so that the phosphor is excited and can emit light with the maximum emission light intensity, the light passes through the second translucent member after wavelength conversion. Since it is emitted to the outside immediately after traveling a short path, it is emitted to the outside of the light emitting device with almost no light loss.
つまり本発明によって、蛍光体により波長変換された光を効率よく発光装置の外部に強い放射光強度および高輝度で放出できる。 That is, according to the present invention, the light wavelength-converted by the phosphor can be efficiently emitted to the outside of the light emitting device with strong radiated light intensity and high luminance.
また、蛍光体に波長変換された後に下側に進む光や、蛍光体によって波長変換されずに下側に反射された発光素子の光は、第1の透光性部材より第2の透光性部材の屈折率の方が大きいので、第1の透光性部材の上面と第2の透光性部材の下面との界面で全反射しやすくなり、上方向に良好に反射される。その結果、蛍光体に波長変換された後に下側に進む光が発光装置の内部で乱反射し、発光素子や基体等に吸収される等によって光損失が生じるのを抑制できる。さらに、蛍光体によって波長変換されずに下側に反射された発光素子の光が再度蛍光体を照射することとなって波長変換効率が向上し、外部に取り出される放射光強度を強くすることができる。 In addition, light that travels downward after being wavelength-converted to the phosphor, or light of the light emitting element that is reflected downward without being wavelength-converted by the phosphor, is transmitted from the first translucent member to the second translucent light. Since the refractive index of the translucent member is larger, total reflection is likely to occur at the interface between the upper surface of the first translucent member and the lower surface of the second translucent member, and the upper member is favorably reflected upward. As a result, it is possible to suppress light loss caused by light that travels downward after being wavelength-converted into a phosphor and is diffusely reflected inside the light-emitting device and absorbed by the light-emitting element or the substrate. Furthermore, the light of the light emitting element reflected downward without being wavelength-converted by the phosphor irradiates the phosphor again, which improves the wavelength conversion efficiency and increases the intensity of the emitted light extracted outside. it can.
また、あらゆる方向に進む蛍光体に波長変換された光のうち、下側に発せられた光は、第1の透光性部材より第2の透光性部材の屈折率の方が大きいので、第1の透光性部材の上面と第2の透光性部材の下面との界面で全反射しやすくなり、上方向に反射させることができる。このようにして波長変換された光が上方向に進むことにより、発光素子や、基体等に吸収されにくくなり、発光装置の外部に取り出される放射光強度は強くなる。 In addition, among the light that has been wavelength-converted to the phosphor that travels in any direction, the light emitted downward has a higher refractive index of the second light transmissive member than the first light transmissive member. It becomes easy to totally reflect at the interface between the upper surface of the first translucent member and the lower surface of the second translucent member, and can be reflected upward. As the wavelength-converted light travels in the upward direction in this way, it becomes difficult to be absorbed by the light emitting element, the substrate, etc., and the intensity of the emitted light extracted outside the light emitting device is increased.
また、蛍光体の間隔を狭くして、適度に密な層状にするとともに層状の蛍光体の厚さを均一にすることにより、発光面や照射面における色や強度分布の偏りを抑制することができ、安定した照度分布で演色性を有する照明装置を作製することができる。 In addition, by narrowing the interval between the phosphors to form a moderately dense layer and making the thickness of the layered phosphor uniform, it is possible to suppress uneven color and intensity distribution on the light emitting surface and the irradiated surface. It is possible to manufacture a lighting device having a color rendering property with a stable illuminance distribution.
さらに、発光素子から発生する光が400nm以下の近紫外光から紫外光領域である場合、蛍光体の隙間より波長変換されずに透過する光を抑制し、人体への影響を軽減することができる。 Furthermore, when the light generated from the light emitting element is in the ultraviolet light region from near-ultraviolet light of 400 nm or less, it is possible to suppress the light that is transmitted without being wavelength-converted through the gaps between the phosphors, and reduce the influence on the human body .
本発明の発光装置の製造方法は、基体の上面の外周部に反射部材を接合する工程と、載置部に発光素子を載置する工程と、液状の前記第1の透光性部材を反射部材の内側に発光素子を覆うように注入した後、第1の透光性部材を硬化させる工程と、蛍光体を含む液状の第2の透光性部材を板状に成形する工程と、第2の透光性部材中の蛍光体を一主面側に沈降させた後、第2の透光性部材を硬化させる工程と、硬化された第2の透光性部材の一主面側が上側になるように反射部材の上面または内周面に前記発光素子を覆って取着する工程とを具備していることにより、第2の透光性部材の一主面側に蛍光体を容易にかつ均一に層状に偏在させることができ、強度分布の偏りの少ない、発光効率の高い発光装置を容易に作製することができる。 The method for manufacturing a light emitting device according to the present invention includes a step of bonding a reflective member to the outer peripheral portion of the upper surface of the base, a step of mounting the light emitting element on the mounting portion, and reflecting the liquid first translucent member. A step of curing the first light-transmitting member after injecting the light-emitting element inside the member, a step of forming a liquid second light-transmitting member containing a phosphor into a plate shape, The step of allowing the phosphor in the translucent member of 2 to settle to one main surface side and then curing the second translucent member, and the one main surface side of the cured second translucent member to be on the upper side And the step of covering and attaching the light emitting element to the upper surface or inner peripheral surface of the reflecting member so that the phosphor is easily provided on the one main surface side of the second light transmissive member. In addition, a light-emitting device that can be uniformly distributed in a layer shape, has a small intensity distribution, and has high light emission efficiency can be easily manufactured.
本発明の発光装置の製造方法は、基体の上面の外周部に反射部材を接合する工程と、載置部に発光素子を載置する工程と、液状の第1の透光性部材を反射部材の内側に発光素子を覆うように注入する工程と、第1の透光性部材より屈折率が大きく、蛍光体を含む第2の透光性部材を板状に成形する工程と、第2の透光性部材を中の蛍光体を一主面側に沈降させた後、第2の透光性部材を硬化させる工程と、硬化された第2の透光性部材の一主面側が上側になるように第1の透光性部材の上面に第1の透光性部材を被覆するように取着する工程とを具備していることにより、第2の透光性部材の一主面側に蛍光体を容易にかつ均一に層状に偏在させることができ、強度分布の偏りの少ない、発光効率の高い発光装置を容易に作製することができる。 The method for manufacturing a light emitting device according to the present invention includes a step of bonding a reflecting member to the outer peripheral portion of the upper surface of the base, a step of mounting the light emitting element on the mounting portion, and a liquid first light transmissive member as the reflecting member. A step of injecting the light emitting element so as to cover the light emitting element, a step of forming a second light transmissive member having a refractive index larger than that of the first light transmissive member and including a phosphor into a plate shape, After the fluorescent substance in the translucent member is settled to one main surface side, the step of curing the second translucent member, and the one main surface side of the cured second translucent member are on the upper side The main surface side of the second translucent member by comprising the step of attaching the upper surface of the first translucent member to cover the first translucent member In addition, phosphors can be easily and uniformly unevenly distributed in layers, and a light emitting device with high emission efficiency with little uneven intensity distribution can be easily manufactured. .
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、蛍光体が上方に存在するため、従来の蛍光体が全体に分散された照明装置よりも高輝度な照明装置とすることができる。その結果、安定した放射光強度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 lighting device of the present invention is installed so as to have a predetermined arrangement, the lighting device of the present invention is higher than the lighting device in which the conventional phosphors are dispersed because the phosphor exists above. It can be set as a luminance lighting device. As a result, it is possible to irradiate light with a stable radiant light intensity, and it is possible to provide an illuminating device in which color unevenness and uneven illuminance distribution on the irradiated surface 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.
本発明の第一の発明の発光装置について以下に詳細に説明する。図1は本発明の発光装置の実施の形態の一例を示す断面図である。この図において、1は基体、2は反射部材、4は反射部材2の内側に発光素子3を被覆するように注入される第1の透光性部材、5は発光素子3の上方でかつ第1の透光性部材4との間に隙間をあけて反射部材2の内周面2aまたは上面に配置される第2の透光性部材、6は第2の透光性部材5の上面側に偏在している、発光素子3が発光する光の波長を変換して蛍光を発生する蛍光体であり、主としてこれらで発光素子3を収納するための発光装置が構成される。
The light-emitting device according to the first aspect of the present invention will be described in detail below. FIG. 1 is a cross-sectional view showing an example of an embodiment of a light emitting device of the present invention. In this figure, 1 is a base, 2 is a reflecting member, 4 is a first translucent member injected so as to cover the
基体1は、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、Fe−Ni−Co合金やCu−W等の金属、または、エポキシ樹脂等の樹脂から成り、発光素子3が載置される載置部1aが基体1の上面に形成されている。
The
また、基体1は、上面に反射部材2が載置部1aを取り囲むように、半田、Agロウ等のロウ材やエポキシ樹脂等の樹脂接着剤等の接合材により取着される。反射部材2は、発光素子3の周囲に所望の面精度(例えば、発光装置の縦の断面において、発光素子3を間に挟んで発光素子3の両側に設けられた光反射面が対称になっている状態)で内周面2aが設けられるように取着される。よって、発光素子3から出た光が横方向に進んだとしても、反射部材2で上側に良好に反射されて第2の透光性部材5に向かって進むことができるため、発光素子3から出た光は蛍光体6によって波長変換され発光装置の外部へ効率よく放出される。この結果、発光装置は、波長変換した光をすぐに外部に放出することができるため、高い放射光強度および高輝度を有し、発光効率を向上させることができる。
The
また、載置部1aは、図3に示すように高さが第1の反射部材2の内周面2aの下端よりも高くなるように突出しているのが好ましい。これにより、発光素子3から斜め下方向に発光された光でも効率よく反射部材2によって上方向に進むため、第2の透光性部材5を透過した後に蛍光体6で波長変換される発光素子3の光は増加して、発光装置の放射光強度が向上する。
Moreover, it is preferable that the mounting portion 1a protrudes so that the height is higher than the lower end of the inner peripheral surface 2a of the first reflecting member 2 as shown in FIG. Accordingly, even light emitted obliquely downward from the
このような突出した載置部1aは、その周囲を研磨や切削加工、エッチング等で除去することにより、または、基体1および載置部1aとなるセラミックグリーンシートを積層して焼成一体化することにより、基体1の上面より突出して形成される。または、基体1の上面に載置部1aとなる別の部材が、接着剤等で取着され形成されていてもよい。例えば、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、珪素(Si)基板、Fe−Ni−Co合金やCu−W等の金属、または、エポキシ樹脂等の樹脂から成る載置部1aとなる部材を、基体1の上面にロウ材や接着剤等の接合材により取着することによって設けることもできる。
The protruding mounting portion 1a is integrally fired by removing the periphery thereof by polishing, cutting, etching or the like, or by laminating the ceramic green sheets to be the
また、載置部1aは、図4に示すようにその側面が下側に行くに伴って外側に拡がるように傾斜しているのが好ましい。これにより、熱硬化前の液状の樹脂等から成る第1の透光性部材4が反射部材2の内側に注入される際に、突出した載置部1aと基体1上面または内周面2aの下端部との間の角部に気泡や空気溜りが形成されることを有効に防止できる。さらに、発光素子3から発光された光が、突出した載置部1aの側面で上方および内周面2aの方向に良好に反射され、発光装置の放射光強度をより向上させることができる。さらにまた、発光素子3で生じた熱が、載置部1aを介して効率よく基体1側に拡散され伝達されることにより、発光素子3の温度上昇がより有効に抑制される。
Moreover, as shown in FIG. 4, it is preferable that the mounting part 1a is inclined so that its side surface expands outward as it goes downward. Thereby, when the first
さらに、載置部1aは、発光素子3が電気的に接続されるための配線導体(図示せず)が形成されている。この配線導体が基体1の内部に形成された配線層(図示せず)を介して発光装置の外表面に導出されて外部電気回路に接続されることにより、発光素子3と外部電気回路とが電気的に接続されることとなる。
Further, the mounting portion 1a is formed with a wiring conductor (not shown) for electrically connecting the
なお、反射部材2は、Al,Ag,金(Au),白金(Pt),チタン(Ti),クロム(Cr),Cu等の高反射率の金属に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、反射部材2は、セラミックスや樹脂等の絶縁体からなり、その内周面2aにメッキや蒸着等によりAl,Ag,Au,Pt,Ti,Cr,Cu等の高反射率の金属薄膜を形成してもよい。このうち、内周面2aがAgやCu等の酸化により変色し易い金属からなる場合、その表面に、例えば厚さ1〜10μm程度のNiメッキ層と厚さ0.1〜3μm程度のAuメッキ層とが電解メッキ法や無電解メッキ法により順次被着されているのが良い。これにより、内周面2aの耐食性が向上するとともに、反射率の劣化が抑制される。 The reflecting member 2 is made by cutting or molding a metal having a high reflectivity such as Al, Ag, gold (Au), platinum (Pt), titanium (Ti), chromium (Cr), or Cu. It is formed by. Alternatively, the reflecting member 2 is made of an insulator such as ceramic or resin, and a metal thin film having a high reflectivity such as Al, Ag, Au, Pt, Ti, Cr, or Cu is formed on the inner peripheral surface 2a by plating or vapor deposition. It may be formed. Among these, when the inner peripheral surface 2a is made of a metal that is easily discolored by oxidation such as Ag or Cu, for example, an Ni plating layer having a thickness of about 1 to 10 μm and an Au plating layer having a thickness of about 0.1 to 3 μm are formed on the surface. Is preferably deposited sequentially by electrolytic plating or electroless plating. Thereby, the corrosion resistance of the inner peripheral surface 2a is improved and the deterioration of the reflectance is suppressed.
さらに、内周面2aの算術平均粗さRaは、0.004〜4μmであるのが良く、これにより、発光素子3からの光を良好に反射し得る。Raが4μmを超えると、発光素子3の光が均一に反射されず、発光装置の内部で乱反射し光損失が増加しやすくなる。一方、0.004μm未満では、そのような面を安定かつ効率良く形成することが困難となる傾向にある。
Furthermore, the arithmetic average roughness Ra of the inner peripheral surface 2a is preferably 0.004 to 4 μm, and thus the light from the
また、反射部材2は、外周面の縦の断面形状を湾曲形状に変更したりしてもなんら支障はない。 Further, the reflecting member 2 has no problem even if the longitudinal sectional shape of the outer peripheral surface is changed to a curved shape.
また、発光素子3は、基体1に形成された配線導体にワイヤボンディングや、発光素子3の電極を下側にして半田バンプにより接続するフリップチップボンディング方式を用いて電気的に接続される。好ましくは、フリップチップボンディング方式により接続するのがよい。これにより、配線導体を発光素子3の直下に設けることができるため、発光素子3の周辺の基体1の上面に配線導体を設けるためのスペースを設ける必要がなくなる。よって、発光素子3から発光された光がこの基体1の配線導体のスペースで吸収されて放射光強度が低下するのを有効に抑制することができる。
The
この配線導体は、例えば、W,Mo,Cu,Ag等の金属粉末のメタライズ層を形成することによって、Fe−Ni−Co合金等のリード端子を埋設することによって、または、配線導体が形成された絶縁体から成る入出力端子を基体1に設けた貫通孔に嵌着接合させることによって設けられる。
This wiring conductor is formed by, for example, forming a metallized layer of a metal powder such as W, Mo, Cu, Ag, or by burying a lead terminal such as an Fe-Ni-Co alloy, or by forming a wiring conductor. An input / output terminal made of an insulating material is provided by being fitted and joined to a through hole provided in the
なお、配線導体の露出する表面には、NiやAu等の耐食性に優れる金属を1〜20μm程度の厚さで被着させておくのが良く、配線導体の酸化腐食を有効に防止し得るともに、発光素子3と配線導体との電気的な接続を強固にし得る。したがって、配線導体の露出表面には、例えば、厚さ1〜10μm程度のNiメッキ層と厚さ0.1〜3μm程度のAuメッキ層とが電解メッキ法や無電解メッキ法により順次被着されているのがより好ましい。
It should be noted that the exposed surface of the wiring conductor should be coated with a metal having excellent corrosion resistance, such as Ni or Au, with a thickness of about 1 to 20 μm, which can effectively prevent oxidative corrosion of the wiring conductor. The electrical connection between the light emitting
また、第1の透光性部材4と第2の透光性部材5は、エポキシ樹脂やシリコーン樹脂等の透明樹脂や透光性ガラスから成り、発光素子3を被覆するように形成されるとともに、反射部材2の内部に注入される。これにより、発光素子3の内側と外側との屈折率差が小さくなり、発光素子3から光をより多く取り出すことができ、発光強度が向上し、放射光強度や輝度を著しく向上できる。
The first
第2の透光性部材5は、蛍光体6をエポキシ樹脂やシリコーン樹脂、ガラス等の透光性部材に含有させて成り、蛍光体6が上面側に層状に偏在している。
The second
このような蛍光体6は、発光素子3からの光により励起されて、所望の波長の蛍光を発することができるものであり、例えば、アルカリ土類アルミン酸塩蛍光体や、希土類元素から選択された少なくとも一種の元素で付活されたイットリウム・アルミニウム・ガーネット系蛍光体等の蛍光体や顔料等が用いられる。
Such a
本発明の発光装置は、蛍光体6を第2の透光性部材5の上面側に層状に偏在させていることにより、以下のようにして発光強度の向上を行うことができる。
In the light emitting device of the present invention, the
例えば、蛍光体6が励起されて最大限の出射光強度で光を出射できる条件として、発光素子3から強度が100の光を蛍光体6に入射させた時に、その励起された蛍光体6から波長変換され出てくる最大の出射光の強度をXと仮定する。
For example, as a condition that the
なお、発光素子3から出た光は蛍光体6に到達する前に、第1の透光性部材4、隙間、第2の透光性部材5で吸収されるため、その吸収を見込んで仮に強度110としておけば蛍光体6に100の強度で光を入射でき、蛍光体6から最大限の出射光強度Xを放出できる。その後、この蛍光体6から強度Xで放出された光は、第2の透光性部材5中をきわめて短い行路進んだ後外部に放出されるとともに、蛍光体6によって波長変換されずに下側に反射される発光素子3の光は、第2の透光性部材5の下方に隙間があることで、隙間と第2の透光性部材5の下面との界面で全反射しやすくなり、上方向に反射される。このため、最大限の出射光強度X(あるいはそれに近い値)を保ったまま外部に放出できる。
The light emitted from the
しかしながら従来の発光装置では、蛍光体から最大限の出射光強度で光が放出されるように発光素子13の強度を決定しても、発光素子13から出た光は、波長変換層15の下方に存在する蛍光体から強度Xで放出された後、波長変換層15を通過する際に光損失が生じるため、発光装置の外部に放出されるときには最大限の出射光強度Xでは外部に放出することができなかった。
However, in the conventional light emitting device, even if the intensity of the
このように、波長変換層の下方に存在する蛍光体は、最大の出射光強度で光を放出しても外部に放出されるまでの行路が長くなるため損失が起こるとともに、波長変換されずに外部に放出される光が増加するが、本発明では、蛍光体6は第2の透光性部材5の上方に存在するため、最大の出射光強度に変換された後すぐに外部に放出されるとともに、第2の透光性部材5の下方に隙間があることで、蛍光体6によって波長変換されずに下側に反射される発光素子3の光は、隙間と第2の透光性部材5の下面との界面で全反射しやすくなり、上方向に反射されて蛍光体6を照射する光が増加し、強い放射光強度および高輝度で放出される。
As described above, the phosphor existing under the wavelength conversion layer has a loss due to a long path until it is emitted to the outside even when light is emitted with the maximum emitted light intensity, and is not wavelength-converted. Although the light emitted to the outside increases, in the present invention, since the
ここで、たとえ従来の発光装置において発光素子13の強度を200のような大きな値にして発光装置からの出射光を高めようとしても、蛍光体で波長変換して出せる光はすでに飽和しているため、最大の出射光強度Xより大きくなることはなく、波長変換されずにそのまま外部に放出される光が増加するだけである。このため、所望とする光の強度を向上させることができないだけでなく、不要な波長変換されない光が多くなって、発光装置の光特性を劣化させることとなる。
Here, even if the intensity of the
ここで本発明において、第2の透光性部材5の上面側に蛍光体6が偏在しているというのは、第2の透光性部材5に含まれる蛍光体6の全質量のうち90%以上が第2の透光性部材5の厚みの半分よりも上側に存在していることを意味する。
Here, in the present invention, the
好ましくは、第2の透光性部材5の下面から上面にかけて蛍光体6の濃度が漸次大きくなるように傾斜しているのが良い。これにより、第2の透光性部材5の厚み方向において
蛍光体6の濃度変化はゆるやかになるため、濃度変化が急であるときに生じやすいひずみが抑制され、色むらや強度むらのない良好な発光を行なうことができる。
Preferably, the second
より好ましくは、第2の透光性部材5の厚み方向において下面から上面にかけて、蛍光体6の濃度が漸次大きくなっているとともに、第2の透光性部材5の上面から、第2の透光性部材5の厚み3分の1の間までに蛍光体6の全質量の60%〜70%を含有するのがよい。また、第2の透光性部材5の厚みの3分の1から3分の2の間までに蛍光体6の全質量の30%〜10%を含有するのがよい。また、第2の透光性部材5の厚みの3分の2から下面までに蛍光体6の全質量の0%〜10%を含有するのがよい。
More preferably, the concentration of the
このように、第2の透光性部材5中では蛍光体6が偏在しているが、一主面から反対側主面にかけて蛍光体6の含有率は漸次小さくなっており、一主面側で蛍光体6はもっとも偏在している。
Thus, although the
これにより、第2の透光性部材5にひずみが生じるのを有効に防止できるとともに、蛍光体同士の間に適度な隙間を確保することができ、光が蛍光体6によってさえぎられるのを有効に防止できる。
Thereby, it is possible to effectively prevent the second
蛍光体6を含有した第2の透光性部材5の製法は、例えば、蛍光体の含有率の異なる透光性部材をいくつか作製し、含有率の高いものから順に積層することで、第2の透光性部材5の一主面から反対側主面にかけて蛍光体6の含有率が漸次小さくなるように傾斜するように形成し、これを蛍光体6の含有率の高い一主面側が上側となるように反射部材2の上面または内周面2aに取着する等の方法により作製できる。
The manufacturing method of the 2nd
また、より好ましくは蛍光体を含有した未硬化のシリコーン樹脂を振動させて蛍光体6を一主面側に沈降させ、熱硬化させた後、この蛍光体6が沈降した一主面側が上側となるように反射部材2の上面または内周面2aに取着するのがよい。
More preferably, after the uncured silicone resin containing the phosphor is vibrated to cause the
また蛍光体6を含有した第2の透光性部材5を発光装置内に載置する方法は、例えば、第1の透光性部材4を注入して熱硬化した後、その上に隙間をあけて第1の透光性部材4を覆うように、蛍光体6が沈降した一主面側が上側となるよう第2の透光性部材5を載置した後に、反射部材2の内側または上面に樹脂接着剤等を介して取着するなどの方法により作製できる。
The method of placing the second
このようにして、第2の透光性部材5の一主面側に蛍光体6を容易にかつ均一に層状に偏在させることができ、強度分布の偏りの少ない、発光効率の高い発光装置を容易に作製することができる。
In this way, the
次に本発明の第二の発明について説明する。なお、本発明の第二の発明において、第1の透光性部材4と第2の透光性部材5との間に隙間が形成されておらず、また第1の透光性部材4の屈折率が第2の透光性部材5の屈折率よりも大きいこと以外は上記第一の発明と同じであり、同じ部分についての詳細な説明は省略する。
Next, the second invention of the present invention will be described. In the second invention of the present invention, no gap is formed between the first
基体1の上面には発光素子3を載置する載置部1aが形成されている。反射部材2は、図2に示すように基体1の上面で載置部1aを取り囲むように接合されるとともに、内周面2aが発光素子3から発光される光を反射する反射面とされている。そして、反射部材2の内側には、発光素子3を被覆するように第1の透光性部材4が設けられ、さらに第1の透光性部材4の上面に、第1の透光性部材4を被覆するように設けられるとともに、第1の透光性部材4より屈折率が大きく上面側に蛍光体6が層状に偏在している板状の第2の透光性部材5が配置されている。
On the upper surface of the
また、第1の透光性部材4よりも第2の透光性部材5の屈折率の方が大きい値をとる。好ましくは、第2の透光性部材5の屈折率が第1の透光性部材4よりも0.3以上大きいのがよい。これにより、蛍光体6から下側に放出された光が第1の透光性部材4の上面と第2の透光性部材5の下面との界面で全反射しやすくなり、非常に効率よく発光装置の外部に放出される。このような第1の透光性部材4の材料は、例えば、ゾルゲルガラスやフッ素系樹脂等が、また、第2の透光性部材5の材料としては、例えば、シリコーン樹脂やポリイミド樹脂等が挙げられる。
Further, the refractive index of the second
蛍光体6を含有した第2の透光性部材5の製法は、例えば、蛍光体の含有率の異なる透光性部材をいくつか作製し、含有率の高いものから順に積層することで、第2の透光性部材5の一主面から反対側主面にかけて蛍光体6の含有率が漸次小さくなるように傾斜するよう、第2の透光性部材5を形成した後、これを蛍光体6の含有率の高い一主面側が上側となるように第1の透光性部材4の上面に取着する等の方法により作製できる。また、より好ましくは蛍光体を含有した未硬化のシリコーン樹脂を振動させて蛍光体6を一主面側に沈降させ熱硬化させた後、これを蛍光体6が沈降した一主面側が上側となるように第1の透光性部材4の上面に取着するのがよい。
The manufacturing method of the 2nd
このような製法により、第2の透光性部材5中で蛍光体6は偏在しているが、一主面から反対側主面にかけて蛍光体6の含有率は漸次小さくなっており、一主面側で蛍光体6はもっとも偏在している。
By such a manufacturing method, the
これにより、第2の透光性部材5にひずみが生じるのを有効に防止できるとともに、蛍光体同士の間に適度な隙間を確保することができ、発光素子3の光によって励起される蛍光体6が増加することから、蛍光体6が励起されて発生する蛍光が向上する
また、蛍光体6を含有した第2の透光性部材5を第1の透光性部材4の上に取着する方法は、例えば、未硬化の第1の透光性部材4を注入して半硬化した後、その上に熱硬化を行った第2の透光性部材5を載置し、第1の透光性部材4をさらに熱硬化することにより形成される。あるいは第1の透光性部材4を注入して硬化した後、その上に少量の、未硬化の第1の透光性部材を介して第2の透光性部材5を載置して、未硬化の第1の透光性部材4を硬化してもよい。
Thereby, it is possible to effectively prevent the second
このようにして、第2の透光性部材5の一主面側に蛍光体を容易にかつ均一に層状に偏在させることができ、強度分布の偏りの少ない、発光効率の高い発光装置を容易に作製することができる。
In this way, the phosphor can be easily and uniformly unevenly distributed in a layered manner on the one main surface side of the second
なお、第1の透光性部材4と第2の透光性部材5については、発光装置の放射光強度が最大となるように屈折率差や透過率を考慮して選定することができる。
In addition, about the 1st
本発明の発光装置は、蛍光体6を第2の透光性部材5の上面側に層状に偏在させていることにより、以下のようにして発光強度の向上を行うことができる。
In the light emitting device of the present invention, the
例えば、蛍光体6が励起されて最大限の出射光強度で光を出射できる条件として、発光素子3から強度が100の光を蛍光体6に入射させた時に、その励起された蛍光体6から波長変換され出てくる最大の出射光の強度をXと仮定する。
For example, as a condition that the
なお、発光素子3から出た光は蛍光体6に到達する前に、第1の透光性部材4、第2の透光性部材5で吸収されるため、その吸収を見込んで仮に強度110としておけば蛍光体6に100の強度で光を入射でき、蛍光体6から最大限の出射光強度Xを放出できる。その後、この蛍光体6から強度Xで放出された光は、第2の透光性部材5中をきわめて短い行路進んだ後外部に放出されるとともに、蛍光体6によって波長変換されずに下側に反射される発光素子3の光は、第2の透光性部材5の下方に隙間があることで、隙間と第2の透光性部材5の下面との界面で全反射しやすくなり、上方向に反射させることができる。このため、最大限の出射光強度X(あるいはそれに近い値)を保ったまま外部に放出できる。
In addition, since the light emitted from the
しかしながら従来の発光装置では、蛍光体から最大限の出射光強度で光が放出されるように発光素子13の強度を決定しても、発光素子13から出た光は、波長変換層15の下方に存在する蛍光体から強度Xで放出された後、波長変換層15を通過する際に光損失が生じるため、発光装置の外部に放出されるときには最大限の出射光強度Xでは外部に放出することができなかった。
However, in the conventional light emitting device, even if the intensity of the
このように、波長変換層の下方に存在する蛍光体は、最大の出射光強度で光を放出しても外部に放出されるまでの行路が長くなるため損失が起こるが、本発明では、蛍光体6は第2の透光性部材5の上方に存在するため、最大の出射光強度に変換された後すぐに外部に放出されるため、強い放射光強度および高輝度で放出される。
In this way, the phosphor existing below the wavelength conversion layer has a loss due to a long path until it is emitted to the outside even if light is emitted with the maximum emitted light intensity. Since the
ここで、たとえ従来の発光装置において発光素子13の強度を200のような大きな値にして発光装置からの出射光を高めようとしても、蛍光体で波長変換して出せる光はすでに飽和しているため、最大の出射光強度Xより大きくなることはなく、波長変換されずにそのまま外部に放出される光が増加するだけである。このため所望とする光の強度を向上させることができないだけでなく、不要な波長変換されない光が多くなって、発光装置の光特性を劣化させることとなる。
Here, even if the intensity of the
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5,図6に示す平面図,断面図のように複数個の発光装置101が発光装置駆動回路基板102に複数列に配置され、発光装置101の周囲に任意の形状に光学設計した反射治具103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101において、隣り合う発光装置101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101が格子状に配置される際には、光源となる発光装置101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101間の距離が長くなることにより、隣接する発光装置101間の熱的な干渉が有効に抑制され、発光装置101が実装された発光装置駆動回路基板102内における熱のこもりが抑制され、発光装置101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く、長期間にわたって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, as shown in FIG. 5 and FIG. 6, a plurality of light emitting
また、照明装置が、図7,図8に示す平面図,断面図のような発光装置駆動回路基板102上に複数の発光装置101から成る円状や多角形状の発光装置101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101群における発光装置101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101同士の間隔を適度に保ちながら発光装置101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101の密度を低くして発光装置駆動回路基板102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102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101の温度上昇を抑制することができる。その結果、発光装置101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。
Further, the lighting device is a concentric arrangement of a circular or polygonal
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。 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.
1:基体
1a:載置部
2:反射部材
2a:内周面
3:発光素子
4:第1の透光性部材
5:第2の透光性部材
6:蛍光体
1: Base 1a: Placement part 2: Reflecting member 2a: Inner peripheral surface 3: Light emitting element
4: 1st translucent member 5: 2nd translucent member 6: Phosphor
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