JP2006269487A - Light-emitting device and lighting system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、発光素子を収納して成る発光装置およびそれを用いた照明装置に関する。 The present invention relates to a light emitting device in which a light emitting element is accommodated and an illumination device using the same.
発光ダイオード(LED)や半導体レーザ(LD)等の発光素子を用いた発光装置は、今後さらなる低消費電力化や長寿命化がすすむものと予測されていることから注目されており、近年、各種インジケーター、光センサー、ディスプレイ、ホトカプラ、バックライト、光プリンタヘッド等の種々の分野で使用され始めている。従来の、発光ダイオード(LED)等の発光素子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,黄色等の可視領域波長の光に変換する蛍光体により任意の色を発光する発光装置を図13に示す。図13において、12は基体、13は枠体、13aは枠体13の内周面、14は発光素子を示す。
Light-emitting devices using light-emitting elements such as light-emitting diodes (LEDs) and semiconductor lasers (LDs) have been attracting attention because they are expected to further reduce power consumption and extend their life in the future. It has begun to be used in various fields such as indicators, optical sensors, displays, photocouplers, backlights, and optical printer heads. A conventional phosphor that converts light such as near-ultraviolet light and blue light emitted from a light emitting element such as a light emitting diode (LED) into light having a visible region wavelength such as red, green, blue, yellow, etc. A light-emitting device that emits light is shown in FIG. In FIG. 13, 12 is a base body, 13 is a frame body, 13a is an inner peripheral surface of the
従来の発光装置11は、上面に発光素子14を載置するための載置部12aを有し、載置部12aおよびその周辺から発光装置11の内外を電気的に導通接続する配線導体12bが形成された絶縁体からなる基体12と、基体12の上側主面の外周部に接着固定され、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、内周面13aが発光素子14から発光される光を反射する光反射面とされている枠体13と、載置部12aに載置固定された発光素子14とから主に構成されている。
The conventional
この発光装置は、外部電気回路から供給される駆動電流によって発光素子13を発光させることで可視光を放出することができる。近年、この発光装置を照明用として利用するようになってきており、高輝度、放熱性、視認性の点でより高特性のものが要求されている。
ところで、発光素子14の発光強度の分布は、発光素子14上方の同一平面で比較した場合、発光素子14の直上をピークとして、その周囲で発光強度が一般的に弱くなる。
By the way, when the light emission intensity distribution of the
このため、上記従来の発光装置の構成において発光装置の発光面となる透光性部材15の上面は、発光素子14の直上に位置する部位で発光強度をピークとして、発光素子14直上の位置から遠ざかるに従い発光強度が弱くなり、発光強度が均一にならないという問題点を有していた。
For this reason, in the structure of the conventional light emitting device, the upper surface of the
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、極端に発光強度が強い点のな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-mentioned conventional problems, and an object of the present invention is to provide a light-emitting device that has high radiated light intensity and high luminance and has no extremely strong light emission intensity. It is.
本発明の発光装置は、上面に発光素子が載置される載置部を有した基体と、該基体の上面に前記載置部を取り囲むように取着された、内周面を光反射面とされた枠体と、前記載置部に載置された前記発光素子と、前記発光素子の上方を覆うように配置された透光性部材とを含んでなる発光装置において、前記透光性部材の上面の、前記発光素子の直上に位置する部位に傾斜面を有する穴部が部分的に設けられることを特徴とする。 The light emitting device of the present invention includes a base having a mounting portion on which a light emitting element is mounted on the upper surface, and an inner peripheral surface attached to the upper surface of the base so as to surround the mounting portion. In the light emitting device, the light transmitting device includes: the frame body configured as described above; the light emitting element placed on the placement portion; and a light transmissive member disposed to cover the light emitting element. A hole portion having an inclined surface is partially provided in a portion of the upper surface of the member located immediately above the light emitting element.
本発明の発光装置において、前記穴部は、逆円錐形状をなすことを特徴とする。 In the light emitting device of the present invention, the hole portion has an inverted conical shape.
本発明の発光装置は、前記穴部の上方に、前記発光素子からの光を波長変換する蛍光体層を形成したことを特徴とする。 The light-emitting device of the present invention is characterized in that a phosphor layer that converts the wavelength of light from the light-emitting element is formed above the hole.
本発明の発光装置は、前記光反射面に、前記発光素子からの光を波長変換する蛍光体層を形成したことを特徴とする。 The light emitting device of the present invention is characterized in that a phosphor layer that converts the wavelength of light from the light emitting element is formed on the light reflecting surface.
本発明の照明装置は、上記本発明の発光装置を光源として用いたことを特徴とする。 The illuminating device of the present invention is characterized by using the light emitting device of the present invention as a light source.
本発明の発光装置は、透光性部材の上面の、発光素子の直上に位置する部位に傾斜面を有する穴部が部分的に設けられることにより、発光素子から発光された光の強度を均一な分布で放射することができる。すなわち、従来の発光装置は上面が平らな透光性部材から形成されていたため、発光強度が特に強い発光素子上面の法線方向に放射された光のほとんどが直接発光装置外部に放出されていたが、本発明の発光装置の構成によると、発光素子の直上に位置する透光性部材の上面に穴部の傾斜面が形成されるため、発光素子から発光素子上面の法線方向に出た光は、発光装置外部に放出される際に、一部の光はそのまま穴部を透過して発光装置外部へ進むが、残りの光は穴部の傾斜面で反射して発光装置内部に再び戻ることができる。そして、発光装置外部に放出されずに発光装置内に反射され戻った光は、その後、枠体の内周面に形成された光反射面でさらに反射されることによって、透光性部材に形成された上面の穴部の周囲から、発光装置外部へ放出される。これにより、透光性部材の上面の中央部から放出される光の強度を低減することができるとともに、穴部および光反射面で反射され、穴部の周囲から放出された光と、発光素子から発せられて、直接穴部の周囲から放出される光とがあわさることによって、透光性部材の上面の外周部から放出される光の強度を増加させることができる。その結果、発光装置外方から発光面を見た場合、発光強度を均一なものとすることができるとともに、視野の中で極端に発光強度が強い点などが形成され難い発光装置とすることができる。 The light-emitting device of the present invention has a uniform intensity of light emitted from the light-emitting element by partially providing a hole portion having an inclined surface in a portion of the upper surface of the translucent member located immediately above the light-emitting element. It can radiate with a simple distribution. That is, since the conventional light emitting device is formed of a translucent member having a flat upper surface, most of the light emitted in the normal direction of the upper surface of the light emitting element having a particularly strong light emission intensity is directly emitted to the outside of the light emitting device. However, according to the configuration of the light-emitting device of the present invention, the inclined surface of the hole is formed on the upper surface of the translucent member positioned immediately above the light-emitting element, so that the light-emitting element protrudes in the normal direction of the upper surface of the light-emitting element. When the light is emitted to the outside of the light emitting device, a part of the light passes through the hole as it is and travels to the outside of the light emitting device, but the remaining light is reflected by the inclined surface of the hole and again enters the light emitting device. You can go back. Then, the light that is reflected back into the light emitting device without being emitted to the outside of the light emitting device is then reflected on the light reflecting surface formed on the inner peripheral surface of the frame, thereby forming the light transmitting member. The light is emitted from the periphery of the hole on the upper surface to the outside of the light emitting device. Thereby, the intensity of light emitted from the central portion of the upper surface of the translucent member can be reduced, the light reflected by the hole and the light reflecting surface and emitted from the periphery of the hole, and the light emitting element The intensity of the light emitted from the outer peripheral portion of the upper surface of the translucent member can be increased by combining the light emitted from and directly emitted from the periphery of the hole. As a result, when the light emitting surface is viewed from the outside of the light emitting device, the light emitting intensity can be made uniform, and a light emitting device in which a point with extremely strong light emitting intensity is not easily formed in the field of view can be obtained. it can.
本発明の発光装置は、穴部が逆円錐形状をなすことにより、発光素子から出た光の強度をさらに均一なものとし、発光装置の発光面での強度ムラを抑制した発光装置とすることができる。これは、穴部を逆円錐形状とすることで発光素子の上面と平行になる面が穴部に形成されないためであり、発光素子の上面の法線方向に出射した光のほとんどが逆円錐に形成された穴部の側面に入射されるため、所望の光を発光装置外部へ透過し、残りの光を光反射面で反射させて、透光性部材の上面から放出される光の強度をさらに低減し調節できる。 The light emitting device of the present invention is a light emitting device in which the hole portion has an inverted conical shape so that the intensity of light emitted from the light emitting element is made more uniform, and intensity unevenness on the light emitting surface of the light emitting device is suppressed. Can do. This is because the hole is formed in an inverted conical shape so that a surface parallel to the upper surface of the light emitting element is not formed in the hole, and most of the light emitted in the normal direction of the upper surface of the light emitting element is an inverted cone. Since it is incident on the side surface of the formed hole, the desired light is transmitted to the outside of the light emitting device, the remaining light is reflected by the light reflecting surface, and the intensity of the light emitted from the upper surface of the translucent member is increased. It can be further reduced and adjusted.
本発明の発光装置は、穴部の上方に、発光素子からの光を波長変換する蛍光体層を形成したことにより、発光素子から出た光が穴部の傾斜面から出射する際、穴部の上方は屈折率のより低い空気層であるため、穴部の上面での光の屈折を大きくして、光を上側の広範囲に広げることができ、蛍光体層に光をまんべんなく均一に照射させることができる。さらに、蛍光体層の下面はより屈折率の低い空気層と接しているので、透光性部材の上面から広範囲に出射した光を蛍光体層の下面に入射する際屈折によって発光素子の上面の法線方向に進行させることができる。よって、蛍光体層を透過する行路長を蛍光体層全体において近似させて波長変換効率の差によって色むらが生じるのを有効に防止できる発光装置とすることができる。 In the light emitting device of the present invention, when the phosphor layer that converts the wavelength of light from the light emitting element is formed above the hole, the light emitted from the light emitting element is emitted from the inclined surface of the hole. Since the air layer above has a lower refractive index, the refraction of light on the upper surface of the hole is increased, and the light can be spread over a wide range on the upper side, so that the phosphor layer is evenly irradiated with light evenly. be able to. Furthermore, since the lower surface of the phosphor layer is in contact with the air layer having a lower refractive index, when light emitted in a wide range from the upper surface of the translucent member is incident on the lower surface of the phosphor layer, refraction is applied to the upper surface of the light emitting element. Can proceed in the normal direction. Therefore, it is possible to obtain a light emitting device that can effectively prevent color unevenness due to a difference in wavelength conversion efficiency by approximating the path length that passes through the phosphor layer in the entire phosphor layer.
本発明の発光装置は、光反射面に、発光素子からの光を波長変換する蛍光体層を形成したことにより、穴部で反射されて発光装置内部へ戻った光および発光素子から直接光反射面に進んで発光装置外部へと放出される光のいずれも光反射面に形成された蛍光体層で効率よく波長変換できるため、色むらの少ない発光面を有する発光装置とすることができる。よって、発光素子から出た光を所望の色に効率よく波長変換できる、極端に強度の強い点を有しない発光装置とすることができる。 In the light emitting device of the present invention, the phosphor layer that converts the wavelength of light from the light emitting element is formed on the light reflecting surface, so that the light reflected by the hole and returned to the inside of the light emitting device and the light reflected directly from the light emitting element. Since any of the light that travels to the surface and is emitted to the outside of the light emitting device can be efficiently wavelength-converted by the phosphor layer formed on the light reflecting surface, a light emitting device having a light emitting surface with less color unevenness can be obtained. Therefore, a light-emitting device that can efficiently convert the wavelength of light emitted from the light-emitting element into a desired color and does not have an extremely strong point can be obtained.
本発明の照明装置は、上記本発明の発光装置を光源として用いたことから、放射光強度および輝度が高く、極端に発光強度の強い点などを有しない均一な光強度分布の発光面を持つ照明装置とすることができる。 Since the illumination device of the present invention uses the light-emitting device of the present invention as a light source, it has a light-emitting surface with a uniform light intensity distribution that has high radiated light intensity and brightness, and does not have an extremely strong point of light emission intensity. It can be set as a lighting device.
本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について実施の形態の一例を示す断面図で、図2は図1の発光装置の分解図である。図1と図2において、2は基体、2bは配線導体、3は枠体、4は発光素子、5は透光性部材、6は穴部であり、これらで発光素子4を収容した発光装置1が主に構成されている。
The light emitting device of the present invention will be described in detail below. FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating an example of an embodiment of a light emitting device of the present invention, and FIG. 2 is an exploded view of the light emitting device of FIG. 1 and FIG. 2, 2 is a base, 2 b is a wiring conductor, 3 is a frame body, 4 is a light emitting element, 5 is a translucent member, and 6 is a hole, and a light emitting device in which the
本発明の発光装置1は、上面に発光素子4が載置される載置部2aを有した基体2と、基体2の上面に載置部2aを取り囲むように取着された、内周面3aが光反射面とされた枠体3と、載置部2aに載置された発光素子4と、発光素子4の上方を覆うように配置された透光性部材5とを具備しており、透光性部材5の上面の、発光素子4の直上に位置する部位に傾斜面を有する穴部6が設けられている。
The light-
本発明の基体2は、例えば酸化アルミニウム質焼結体(アルミナセラミックス)、窒化アルミニウム質焼結体、ガラスセラミックス等のセラミックス等から成り、発光素子4を支持し載置するための支持部材および発光素子4の熱を放熱させるための放熱部材として機能する。
The
また、基体2には発光素子4の載置部2aが設けられおり、この載置部2aには、発光素子4が樹脂接着剤や錫(Sn)−鉛(Pb)半田、金(Au)−Sn等の低融点ロウ材等を介して取着される。
The
また、基体2の載置部2aの近傍からは、発光装置1の外側にかけて導出する配線導体2bが形成されている。
Further, a wiring conductor 2 b led out from the vicinity of the mounting portion 2 a of the
配線導体2bは、例えば、タングステン(W),モリブデン(Mo),マンガン(Mn),銅(Cu)等のメタライズ層で形成されており、W等の粉末に有機溶剤、溶媒を添加混合して得た金属ペーストを、所定パターンに印刷塗布等することによって基体2に形成する。
The wiring conductor 2b is formed of, for example, a metallized layer such as tungsten (W), molybdenum (Mo), manganese (Mn), or copper (Cu). An organic solvent or a solvent is added to and mixed with powder such as W. The obtained metal paste is formed on the
また、配線導体2bの表面には、酸化防止の目的、あるいは発光素子4と電気的に接続する際に半田等を強固に接続する目的のために、厚さ0.5〜9μmのNi層や厚さ0.5〜5μmのAu層等の金属層をメッキ法により被着させておくと良い。
Further, on the surface of the wiring conductor 2b, for the purpose of preventing oxidation or for the purpose of firmly connecting solder or the like when electrically connected to the
枠体3は、アルミニウム(Al),ステンレス(SUS),銀(Ag),鉄(Fe)−ニッケル(Ni)−コバルト(Co)合金,Fe−Ni合金等の金属や樹脂、セラミックス等から成る。なお、枠体3が金属からなる場合、内周面3aを研磨等の方法で鏡面化することにより、内周面3aを発光素子4から発せられる光を良好に反射できる反射面とすることができ、その製造方法は、上記のような材料のインゴットに切削加工、圧延加工や打ち抜き加工等の従来周知の金属加工を施すことによって、所定形状に形成されることによる。なお、発光素子4から発せられる光を高効率で反射する内周面3aを、より簡単に製造することができ、さらに酸化等により腐食することを防止できるため、枠体3はAlやSUSから成ることが好ましい。
The
また、枠体3が樹脂やセラミックスからなる場合、内周面3aにメッキや蒸着等で金属層を形成することにより、内周面3aを発光素子4から発せられる光を良好に反射できる反射面とすることができる。
Further, when the
そして、枠体3は、基体2にシリコーン系やエポキシ系等の樹脂接着剤や、Ag−Cuロウ等の金属ロウ材やPb−Au−Sn,Au−Sn−ケイ素(Si),Sn−Ag−Cu等の半田等で接合される。なお、このような接着剤や半田等の接合材は、基体2や枠体3の材質や熱膨張係数等を考慮して適宜選定すればよく、特に限定されるものではない。また、基体2と枠体3との接合の高信頼性が必要とされる場合、好ましくは金属ロウ材や半田により接合するのがよい。
The
発光素子4は、放射するエネルギーのピーク波長が紫外線域から赤外線域までのいずれのものでもよいが、白色光や種々の色の光を視感性よく放出させるという観点から300乃至500nmの近紫外系から青色系で発光する素子であるのがよい。例えば、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が用いられる。
The
透光性部材5は、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,エポキシ樹脂,ユリア樹脂等の透明樹脂や、低融点ガラス,ゾル−ゲルガラス等の透明ガラス等から成り、枠体3の内側に発光素子4を被覆するように充填される。透光性部材5を充填することにより、発光素子4の内側と外側との屈折率差が小さくなり、発光素子4から透光性部材5に効率よく光を取り出すことができるとともに、発光素子4の保護部材として機能させることができる。
The
また、透光性部材5の上面の、発光素子4の直上に位置する部位に傾斜面を有する穴部6が設けられている。ここで発光強度が特に強い発光素子上面の法線方向に放射された光が発光装置外部に放出されるまでの経路について着目すると、従来の発光装置では図13に示すように、上面が平らな透光性部材15から直接発光装置11の外部に放出されるため、発光装置の外方から発光面を見ると、発光素子14の直上に位置する部位で発光強度をピークとして、発光素子14直上の位置から遠ざかるに従い発光強度が弱くなって、発光強度が均一にならない。しかしながら、本発明の発光装置1の構成では、透光性部材5の上面の発光素子4の直上に位置する部位に傾斜面を有する穴部6を設けるため、発光素子4から発光素子4上面の法線方向に出た光は、発光装置1の外部に放出される際に、一部の光はそのまま穴部6を透過して発光装置1の外部へ進むが、残りの光は穴部6の傾斜面で反射して発光装置1の内部に再び戻ることができる。そして、発光装置1の外部に放出されずに発光装置1の内部に反射され戻った光は、その後、枠体3の内周面3aに形成された光反射面でさらに反射されることによって、穴部6の周囲に位置する透光性部材5の上面から、発光装置1の外方へ放出される。これにより、透光性部材5の上面の中央部から放出される光の強度を低減することができるとともに、穴部6および光反射面で反射され、穴部6の周囲から放出された光と、発光素子4から発せられて、直接穴部6の周囲から放出される光とがあわさることによって、透光性部材5の上面の外周部から放出される光の強度を増加させることができる。その結果、発光装置1の外方から発光面を見た場合、発光強度を均一なものとすることができるとともに、視野の中で極端に発光強度が強い点などが形成され難い発光装置1とできる。
In addition, a
また、穴部6の傾斜面の接線と発光素子4の上面の法線とのなす角をθとすると、正弦値は0.5≦sinθ≦0.8とするのが好ましい。正弦値が0.8より大きいと、穴部6の傾斜面が、発光素子4の上面に対して平行に近づき、発光素子4の上面から法線方向に出た光を十分に発光装置内部に反射できず、ほとんどの光が発光装置外部へ直接穴部6から放出されるため、光の強度ムラを抑制し難い。また、穴部6の傾斜面の接線と発光素子4の上面の法線とのなす角θが90度より小さく正弦値が0.5未満の場合は、発光素子4から出た光のほとんどが傾斜面で全反射するため発光面で発光強度ムラが生じやすくなる。
Further, when the angle formed by the tangent line of the inclined surface of the
また、図8のような穴部6の形状の場合、穴部6の傾斜面の接線と発光素子4の上面の法線とのなす角θが90度より大きくなる場合が考えられるが、この場合も正弦値を0.5以上とするのがよい。正弦値が0.5未満の場合は、穴部6で反射して発光装置内に戻った光が内周面3aから発光装置外部へ出る際にさらに全反射が生じやすくなり、発光装置内に多くの光が閉じ込められて発光強度が小さくなりやすいためである。
In the case of the shape of the
また、穴部6の最大内径は、透光性部材5の最大外径の10%以上70%以下とするのが好ましい。70%より大きいと、穴部6の開口径が大きくなりすぎて、発光素子4の直上の周囲に位置する穴部6から発光装置外部へ放出される強度の強い光が減少し、発光面での強度ムラが生じやすくなる。また、10%より小さいと、発光素子4の上面の法線方向に出射された強度の強い光が十分に穴部6に入射せずに直接、穴部6の周囲に位置する発光素子4の上面に対して平行に近い透光性部材5の上面に入射し、発光装置外部へ放出される。よって発光素子4の上面の法線方向に出射された光の強度を弱めることができず、発光面での強度ムラを有効に抑制し難い。
The maximum inner diameter of the
また、穴部6の深さは、穴部6と発光素子4との距離の10%以上90%以下とするのがよい。
Further, the depth of the
またさらに、枠体3の内側に発光素子4を覆うようにして充填した透光性部材5は、発光素子4から出た光が、屈折率差が小さい経路を通って発光装置外部へ放出されるように、発光素子4,透光性部材5の順に屈折率を順次小さくするのが好ましい。
Further, the
また、穴部6の内周面は凹状であっても図3に示すように凸状であってもよく、図6に示すようにその内部はシリコーン樹脂やフッ素系樹脂などの透光性部材5より屈折率の小さい部材8で充填されていてもよい。部材8で穴部6を充填することにより、発光素子4の作動時に生じた熱で透光性部材5が歪もうとしても部材8が歪みを有効に抑制し、さらに、透光性部材5よりも屈折率の小さい部材8を用いることで、透光性部材5から穴部6へ光が出射する際、穴部6の内面での光の屈折を大きくして、光を上側の広範囲に広げ、発光素子4直上に位置する透光性部材5の上面の発光強度が周囲に比べて強くなることを抑制し、発光強度にむらが生じるのを有効に防止できる。
Further, the inner peripheral surface of the
また、発光素子4から出た光と蛍光体層で波長変換された光とを混色する場合には、所望の比率で光を混色するために、蛍光体層の大きさを調整する場合がある。特に穴部6の径よりも大きさが小さい蛍光体層を発光装置の上方に設ける場合には、上記のように穴部6を部材8で充填して配置することで、均一な発光強度を有するとともに、所望の比率で光を混色できる発光装置とすることができる。このような部材8は、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,エポキシ樹脂,ユリア樹脂等の透明樹脂や、低融点ガラス,ゾル−ゲルガラス等の透明ガラス等から成るのがよい。
In addition, when the light emitted from the
また、穴部6の製造方法は、例えば、穴部6の形状に成形された型に、熱硬化性の液状の透明部材を充填し、その後加熱硬化して得る。また穴部6を製造する別の方法としては、透光性部材を枠体の内側に充填し、半硬化状態のうちに穴部6を形成する位置に穴部6の成形型を押し当て、透光性部材5を硬化後、型を引き剥がすことにより、所望の形状の穴部6を形成する等の方法がある。
Moreover, the manufacturing method of the
また、穴部6の上方に蛍光体層7bを設けても良い。穴部6の上方に蛍光体層7bを設けることで、発光素子4から出た光が穴部6の傾斜面から出射する際、穴部6の上方は屈折率のより低い空気層であるため、穴部6の上面での光の屈折を大きくして、光を上側の広範囲に広げることができ、蛍光体層7bに光をまんべんなく均一に照射させることができる。さらに、蛍光体層7bの下面は、より屈折率の低い空気層と接しているので、透光性部材5の上面から広範囲に出射した光を蛍光体層7bの下面に入射する際屈折によって発光素子4の上面の法線方向に進行させることができる。よって、蛍光体層7bを透過する行路長を蛍光体層7b全体において近似させて波長変換効率の差によって色むらが生じるのを有効に防止できる発光装置1とすることができる。
Further, the phosphor layer 7 b may be provided above the
ここで蛍光体層7bは、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,エポキシ樹脂,ユリア樹脂等の透明樹脂や、低融点ガラス,ゾル−ゲルガラス等の透明ガラス等の透明部材に、発光素子4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、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の蛍光体が含有されている。そして、蛍光体や顔料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。
Here, the phosphor layer 7b is made of a transparent resin such as a silicone resin, an epoxy resin, or a urea resin having a high transmittance with respect to light in the ultraviolet light region to the visible light region, a transparent glass such as a low-melting glass, a sol-gel glass, or the like. At least one element selected from, for example, alkaline earth aluminate phosphors and rare earth elements, which is excited by the light of the
またさらに、枠体3の光反射面とされた内周面3aに蛍光体層7aを設けても良い。内周面3aに蛍光体層7aを設けることで、穴部6で反射されて発光装置1内部へ戻った光および発光素子4から直接内周面3aに進んで発光装置1の外部へと放出される光のいずれも内周面3aに形成された蛍光体層7aで効率よく波長変換できるため、色ムラの少ない発光面を有する発光装置1とすることができる。
Furthermore, the phosphor layer 7 a may be provided on the inner peripheral surface 3 a that is the light reflecting surface of the
また、特に、図4と図4の分解図である図5に示すように穴部6の上方と内周面3aとの両方に蛍光体層7a,7bが設けられるのが好ましい。なぜなら、穴部6を透過した光を穴部6の上方に設けた蛍光体層7bで波長変換し、また、穴部6で反射されて発光装置1の内部へ戻った光および発光素子4から直接内周面3aに進んで発光装置1の外部へと放出される光のいずれも内周面3aに形成された蛍光体層7aで効率よく波長変換できるため、均一な強度の発光面を有する発光装置1とすることができるためである。これは、一般的に入射光に対して蛍光体層で波長変換できる光の割合には限界があるためであり、仮に強度が強すぎる光が蛍光体層7bに入射すると、入射光に対して波長変換できる光の量が飽和し波長変換効率が悪くなる。しかしながら、本発明のように透光性部材5の上面の発光素子4の直上に位置する部位に傾斜面を有する穴部6が設けられることで、法線方向に出た強度の強い光の一部を穴部6の傾斜面で発光装置1の内部へ反射させて蛍光体層7bに入射する光の量を調節できるため、蛍光体層7bでは光を効率よく波長変換することができる。そして、前述のように穴部6で反射された光および発光素子4から直接内周面3aに進んだ光も蛍光体層7aで波長変換できるため、発光素子4から出た光を所望の色に効率よく波長変換できる、極端に発光強度の強い点を有しない発光装置1とすることができる。
In particular, as shown in FIG. 5 which is an exploded view of FIGS. 4 and 4, it is preferable that phosphor layers 7a and 7b are provided both above the
また、図7(a)に示すように、透光性部材5の上面全体を窪ませて、発光素子4の直上に位置する部位に傾斜面を有する穴部6を設けてもよい。なぜなら、発光素子4の上面の法線方向に出た強度の強い光は、透光性部材5の上方は屈折率のより低い空気層であるため、穴部6の内周面で光の屈折を大きくして、光を上側の広範囲に広げることができ、さらに穴部6の周囲に進んだ光も透光性部材5の上面全体に設けられた窪みによって、広範囲に広げることができる。よって、発光装置の発光強度が一点で極端に強くなることをさらに有効に抑制できるとともにさらに広範囲に光を放出できる発光装置とすることができる。
Further, as shown in FIG. 7A, the entire upper surface of the
また、図7(b)に示すように透光性部材5の上方に蛍光体層7cを設ける場合、発光素子4から出た光は、穴部6の傾斜面および透光性部材5の上面に設けられた窪みから出射する際に広範囲に広げられているため、蛍光体層7cにまんべんなく照射される。さらに、蛍光体層7cの下面は、より屈折率の低い空気層と接しているので、穴部6の傾斜面および透光性部材5の上面に設けられた窪みから広範囲に出射した光は、蛍光体層7cの下面に入射する際屈折によって発光素子4の上面の法線方向に進行させることができる。よって、蛍光体層7c全体にまんべんなく光を入射させるとともに透過する光の行路長を蛍光体層7c全体において近似させて波長変換効率の差によって色むらが生じるのを有効に防止できる発光装置1とすることができる。
Further, when the phosphor layer 7 c is provided above the
また、発光素子4から出た光を反射して外部に放射できる枠体3の内周面3aは、基体2の上面に対して35〜70度の角度で傾斜しているのが好ましい。なぜなら、35度未満であると、発光素子4から蛍光体層6への入射角度が45度を超え、透光性部材5と蛍光体層6との界面で全反射される光の量が多くなるからである。一方、内周面3aは、基体2の上面となす角度が70度を超えると、透光性部材5と蛍光体層6との界面で全反射される光の量が多くなる。これらの結果、上記のような範囲に枠体3の内周面3aを傾斜させると、透光性部材5から蛍光体層6への透過率が増加するとともに、蛍光体層6に発光素子4の光が良好に入射されやすくなるため好ましい。
The inner peripheral surface 3 a of the
また、枠体3の内周面3aの形状が四角錐状である場合は、少なくとも一対の対向する内面が基体2の上面に対して35〜70度で傾斜しているのがよい。好ましくは、枠体3の内周面3aの全面が基体2の上面に対して35〜70度で傾斜しているのがよい。これにより、発光装置1は、発光効率をきわめて高いものとすることができる。
When the shape of the inner peripheral surface 3 a of the
次に、本発光装置の製造方法例を示す。まず、基体2と枠体3との接着面に接着剤を塗布し、基体2の上面に枠体3を載置した後、接着剤を完全に硬化させることで基体2および枠体3とを強固に接着し、発光素子収納パッケージを作製する。
Next, an example of a method for manufacturing the light emitting device will be described. First, an adhesive is applied to the bonding surface between the
その後、基体2の上面の発光素子の載置部2aに発光素子4を載置し、発光素子4と配線導体2bとをロウ材や半田、または金属等を用いた導電性部材を介して電気的に接続し、熱硬化性の透光性部材5を発光素子4を被覆するように枠体3に流し込んだ後、液状で未硬化の透光性部材5の上に、穴部6の形状に成形された型を載置し、その後透光性部材5を加熱し、完全に硬化させた後、型を引き剥がすことによって所望の形状の穴部6を有する、本発明の発光装置となる。
Thereafter, the
また、本発明の発光装置は、1個のものを光源として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。 In addition, the light emitting device of the present invention is provided by arranging one light source as a predetermined light source, 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. A lighting device can be obtained by installing the light emitting device groups in a circular shape or a polygonal shape so as to have a predetermined arrangement such as a plurality of concentric groups.
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.
そして、複数の発光装置1を所定の配置に設置したことにより、発光面を外方から見た場合に、発光強度を均一なものとでき、視野の中で極端に発光強度の高い点を有し難い照明装置とすることができる。その結果、本発明の照明装置は、安定した放射光強度かつ放射光角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光源と成り得る。これにより、従来の照明装置よりも強度ムラの抑制されたものとすることができる。
Further, by installing the plurality of light emitting
例えば、図9,図10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体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体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, a plurality of light-emitting
また、照明装置が、図11,図12に示す平面図,断面図のような発光装置駆動回路基体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体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体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体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。
In addition, 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、誘導灯器具および信号装置、舞台およ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 lights and signaling devices, stage and studio lighting, advertising lights, lighting poles, underwater lighting, strobe lights, spotlights, security lights embedded in power poles, emergency lighting, 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3の上面に発光素子4より出射される光を任意に集光し、また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発光装置1の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、枠体3の内周面3aは、その断面形状が平坦(直線状)であってもよく、また、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4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。
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 collecting and diffusing the light emitted from the
1:発光装置
2:基体
3:枠体
4:発光素子
5:透光性部材
6:穴部
7a,7b,7c:蛍光体層
1: Light emitting device 2: Base body 3: Frame body 4: Light emitting element 5: Translucent member 6: Holes 7a, 7b, 7c: Phosphor layer
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