JP2007059667A - Light emitting device - Google Patents

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明子 斉藤
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To suppress the degradation of a zinc-oxide-based semiconductor layer which is generated when an LED chip is sealed with a resin when it the LED chip is applied to the zinc-oxide-based semiconductor layer. <P>SOLUTION: Such a light emitting device as an LED lamp 10 has an LED chip 11 having a zinc-oxide-based semiconductor layer as its light emitting layer, etc., and has a fluorescent substance 24 so excited by the light radiated from the LED chip 11 as to emit visible rays. The LED chip 11 is covered with a silicone resin 23 emitting substantially no amines, no carbonic-acids, and no oximes. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明はLEDランプ等の発光装置に関する。   The present invention relates to a light emitting device such as an LED lamp.

発光ダイオード(LED:Light Emitting Diode)を用いたLEDランプは、液晶ディスプレイ、携帯電話、情報端末等のバックライト、屋内外広告等、多方面への展開が飛躍的に進んでいる。さらに、LEDランプは長寿命で信頼性が高く、また低消費電力、耐衝撃性、高純度表示色、軽薄短小化の実現等の特徴を有することから、産業用途のみならず一般照明用途への適用も検討されている。このようなLEDランプを各種用途に適用する場合、白色発光を得ることが重要となる。   LED lamps using light emitting diodes (LEDs) are rapidly expanding in various fields such as backlights for liquid crystal displays, mobile phones, information terminals, indoor / outdoor advertisements, and the like. In addition, LED lamps have long life and high reliability, and have features such as low power consumption, impact resistance, high-purity display color, and lightness and thinness. Application is also under consideration. When such an LED lamp is applied to various uses, it is important to obtain white light emission.

LEDランプで白色発光を実現する代表的な方式としては、(1)青、緑および赤の各色に発光する3つのLEDチップを使用する方式、(2)青色発光のLEDチップと黄色ないし橙色発光の蛍光体とを組合せる方式、(3)紫外発光のLEDチップと青色、緑色および赤色の三色混合蛍光体(以下、RGB蛍光体と記す)とを組合せる方式、の3つが挙げられる。これらのうち、一般的には(2)の方式が広く実用化されている。また、(3)の方式においても、発光効率や発光色の改善等が進められている。   Typical methods for realizing white light emission with LED lamps are (1) a method using three LED chips that emit blue, green and red colors, and (2) a blue light emitting LED chip and yellow or orange light emission. And (3) a combination of a three-color mixed phosphor of blue, green and red (hereinafter referred to as RGB phosphor). Of these, the method (2) is generally widely used. Also in the method (3), improvement of luminous efficiency and luminous color is being promoted.

上記した(2)および(3)の方式を適用したLEDランプの構造としては、LEDチップを装備したカップ型のフレーム内に蛍光体を混合した透明樹脂を流し込み、これを硬化させて蛍光体を含有する透明樹脂層を形成した構造、あるいはLEDチップを装備したカップ型のフレーム内に透明樹脂を流し込んで硬化させた後、この透明樹脂層上に蛍光体シートを配置した構造等が知られている。   As the structure of the LED lamp to which the above methods (2) and (3) are applied, a transparent resin mixed with a phosphor is poured into a cup-shaped frame equipped with an LED chip, and the phosphor is cured by curing it. Known is a structure in which a transparent resin layer is formed, or a structure in which a phosphor sheet is disposed on a transparent resin layer after the resin is poured into a cup-shaped frame equipped with LED chips and cured. Yes.

上述したようなLEDランプにおいては、発光効率や発光強度等を考慮して、発光層としてGaNに代表される窒化物系半導体層を有するLEDチップが多用されているが、LEDチップ自体が高価であるという難点を有する。このような点に対して、安価な酸化亜鉛系半導体層を発光層として用いたLEDチップを、LEDランプに適用することが検討されている(例えば特許文献1参照)。
特開2004-356273号公報
In the LED lamp as described above, an LED chip having a nitride semiconductor layer typified by GaN as a light emitting layer is frequently used in consideration of luminous efficiency, luminous intensity, etc., but the LED chip itself is expensive. There is a difficulty that there is. For such a point, it has been studied to apply an LED chip using an inexpensive zinc oxide-based semiconductor layer as a light emitting layer to an LED lamp (see, for example, Patent Document 1).
JP 2004-356273 A

上述したように、酸化亜鉛系半導体層を発光層として用いたLEDチップは、GaN系半導体層等を有するLEDチップに比べて安価であるものの、酸化亜鉛が両性酸化物であることに起因して、酸やアルカリに弱く、また酢酸等にも溶解するというような欠点を有している。このため、例えばLEDチップを樹脂封止するにあたって、封止樹脂の硬化反応時に生じる副生成物で酸化亜鉛系半導体層が劣化し、発光強度や発光効率等が低下しやすいという問題を有している。   As described above, an LED chip using a zinc oxide based semiconductor layer as a light emitting layer is less expensive than an LED chip having a GaN based semiconductor layer or the like, but because zinc oxide is an amphoteric oxide. It has a drawback that it is weak against acids and alkalis and is also soluble in acetic acid. For this reason, for example, when resin-sealing LED chips, there is a problem that the zinc oxide-based semiconductor layer is deteriorated by a by-product generated during the curing reaction of the sealing resin, and the light emission intensity, light emission efficiency, and the like are likely to decrease. Yes.

本発明はこのような課題に対処するためになされたもので、発光層として酸化亜鉛系半導体層を有するLEDチップを使用するにあたって、樹脂封止時に生じる酸化亜鉛系半導体層の劣化を抑制し、発光強度や発光効率等の向上を図った発光装置を提供することを目的としている。   The present invention was made to cope with such a problem, and when using an LED chip having a zinc oxide based semiconductor layer as a light emitting layer, the deterioration of the zinc oxide based semiconductor layer that occurs during resin sealing is suppressed, An object of the present invention is to provide a light emitting device in which the light emission intensity, the light emission efficiency, and the like are improved.

請求項1記載の発光装置は、酸化亜鉛系半導体層を有する発光素子と;前記発光素子を覆うように配置され、実質的にアミン類、カルボン酸類およびオキシム類を放出しないシリコーン樹脂と;前記発光素子から放射された光により励起されて可視光を発光する蛍光体と;を具備することを特徴としている。   The light-emitting device according to claim 1; a light-emitting element having a zinc oxide-based semiconductor layer; a silicone resin that is disposed so as to cover the light-emitting element and substantially does not emit amines, carboxylic acids, and oximes; And a phosphor that emits visible light when excited by light emitted from the element.

上記した請求項1記載の発明において、特に指定しない限り用語の定義および技術的意味は以下の通りである。   In the invention described in claim 1, the definitions and technical meanings of terms are as follows unless otherwise specified.

発光素子は放射した光で蛍光体を励起して可視光を発光させるものであって、例えば発光層として酸化亜鉛系半導体層を有するものである。発光層を構成する酸化亜鉛系半導体は、ZnO半導体に限らず、ZnOにMgやCd等を添加したものであってもよい。本発明で用いられる発光素子としては、例えば紫外発光タイプのLEDチップや青色発光タイプのLEDチップ等が挙げられる。   A light-emitting element excites a phosphor with emitted light to emit visible light, and has, for example, a zinc oxide-based semiconductor layer as a light-emitting layer. The zinc oxide-based semiconductor constituting the light emitting layer is not limited to a ZnO semiconductor, but may be one in which Mg, Cd, or the like is added to ZnO. Examples of the light emitting element used in the present invention include an ultraviolet light emitting type LED chip and a blue light emitting type LED chip.

また、蛍光体は発光素子から放射された光により励起されて可視光を発光し、この蛍光体から発光される可視光と発光素子から放射される光との混色によって、あるいは蛍光体から発光される可視光または可視光自体の混色によって、発光装置として所望の発光色を得るものである。蛍光体の種類は特に限定されるものではなく、目的とする発光色や発光素子から放射される光等に応じて適宜に選択される。   The phosphor is excited by the light emitted from the light emitting element to emit visible light, and is emitted by the color mixture of the visible light emitted from the phosphor and the light emitted from the light emitting element or from the phosphor. As a light emitting device, a desired light emission color is obtained by the visible light or the color mixture of visible light itself. The type of the phosphor is not particularly limited, and is appropriately selected according to the intended emission color, light emitted from the light emitting element, and the like.

透明樹脂は発光素子の封止樹脂等として機能するものであり、ここではシリコーン樹脂が用いられる。本発明で用いられるシリコーン樹脂は、実質的にアミン類、カルボン酸類およびオキシム類を放出しないものである。ここで、実質的にアミン類、カルボン酸類およびオキシム類を放出しないシリコーン樹脂とは、その硬化反応に基づく副生成物としてアミン類、カルボン酸類およびオキシム類が発生しないものを意味し、発光層としての酸化亜鉛系半導体層に悪影響を及ぼさないような極微量のアミン類、カルボン酸類およびオキシム類が副次的もしくは派生的に生じるような場合を許容する。   The transparent resin functions as a sealing resin for the light emitting element, and a silicone resin is used here. The silicone resin used in the present invention does not substantially release amines, carboxylic acids and oximes. Here, the silicone resin that does not substantially release amines, carboxylic acids, and oximes means a product that does not generate amines, carboxylic acids, and oximes as a by-product based on the curing reaction, and serves as a light emitting layer. In such a case, a trace amount of amines, carboxylic acids and oximes which do not adversely affect the zinc oxide-based semiconductor layer is generated as a secondary or derivative.

請求項1記載の発光装置によれば、発光素子の発光層等を構成する酸化亜鉛系半導体層の劣化を抑制することができる。従って、安価な酸化亜鉛系半導体層を有する発光素子を適用した発光装置の発光強度や発光効率等を向上させることが可能となる。   According to the light emitting device of the first aspect, it is possible to suppress deterioration of the zinc oxide based semiconductor layer constituting the light emitting layer or the like of the light emitting element. Therefore, it is possible to improve the light emission intensity, light emission efficiency, and the like of a light emitting device to which a light emitting element having an inexpensive zinc oxide based semiconductor layer is applied.

以下、本発明を実施するための形態について、図面を参照して説明する。図1は本発明の発光装置を照明装置等として用いられるLEDランプに適用した一実施形態の構成を示す断面図である。同図に示すLEDランプ10は、発光素子としてLEDチップ11を有している。LEDチップ11は発光層として酸化亜鉛系半導体層を有するものである。このような酸化亜鉛系LEDチップ11の構成例を図2に示す。   Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a cross-sectional view showing a configuration of an embodiment in which a light emitting device of the present invention is applied to an LED lamp used as a lighting device or the like. The LED lamp 10 shown in the figure has an LED chip 11 as a light emitting element. The LED chip 11 has a zinc oxide based semiconductor layer as a light emitting layer. A configuration example of such a zinc oxide-based LED chip 11 is shown in FIG.

図2に示す酸化亜鉛系LEDチップ11は、その主要部としてn型ZnO基板12上にn型ZnOからなるn型発光層13とp型ZnOからなるp型発光層14とを積層形成した構造を有する。p型発光層14上には上部電極(p型電極)15として透光性を有するオーミック電極が形成されている。上部電極15には、例えばITO膜や透光性を有する金属膜等が用いられる。また、n型ZnO基板12の下面側には、下部電極(n型電極)16としてオーミック電極が形成されている。下部電極16には、例えばAl膜、Ti膜、Ni膜等の金属膜が用いられる。   A zinc oxide LED chip 11 shown in FIG. 2 has a structure in which an n-type light-emitting layer 13 made of n-type ZnO and a p-type light-emitting layer 14 made of p-type ZnO are stacked on an n-type ZnO substrate 12 as a main part. Have On the p-type light emitting layer 14, an ohmic electrode having translucency is formed as an upper electrode (p-type electrode) 15. For the upper electrode 15, for example, an ITO film or a light-transmitting metal film is used. An ohmic electrode is formed as a lower electrode (n-type electrode) 16 on the lower surface side of the n-type ZnO substrate 12. For the lower electrode 16, for example, a metal film such as an Al film, a Ti film, or a Ni film is used.

なお、図2に示す酸化亜鉛系LEDチップ11は、発光層として酸化亜鉛系半導体層を有するLEDチップの一例を示すものであり、その構造に限定されるものではない。酸化亜鉛系LEDチップ11は、発光層として酸化亜鉛系半導体層を有するものであればよく、発光層の構造は下部電極/n型ZnO基板/n型MgZnOクラッド層/ノンドープMgZnO−ZnO発光層/p型MgZnOクラッド層/上部電極等であってもよい。   In addition, the zinc oxide type LED chip 11 shown in FIG. 2 shows an example of the LED chip which has a zinc oxide type semiconductor layer as a light emitting layer, and is not limited to the structure. The zinc oxide-based LED chip 11 only needs to have a zinc oxide-based semiconductor layer as a light-emitting layer, and the structure of the light-emitting layer is a lower electrode / n-type ZnO substrate / n-type MgZnO clad layer / non-doped MgZnO—ZnO light-emitting layer / It may be p-type MgZnO clad layer / upper electrode or the like.

酸化亜鉛系LEDチップ11は、発光層を構成するZnOが例えばGaNとほぼ同等のバンドギャップを有することから、青色光や紫外光を放射する発光素子として使用することができる。酸化亜鉛系LEDチップ11から放射される光の波長は、発光層を構成するZnOに例えばMgやCd等を添加してバンドギャップを変化させることで、青色領域から紫外領域の範囲で制御することができる。従って、酸化亜鉛系LEDチップ11は青色発光タイプの発光素子や紫外発光タイプの発光素子として用いることができる。特に、酸化亜鉛系LEDチップ11は紫外発光タイプの発光素子として有効である。   The zinc oxide-based LED chip 11 can be used as a light-emitting element that emits blue light or ultraviolet light because ZnO constituting the light-emitting layer has a band gap substantially equal to that of GaN, for example. The wavelength of light emitted from the zinc oxide-based LED chip 11 is controlled in the range from the blue region to the ultraviolet region by changing the band gap by adding, for example, Mg or Cd to ZnO constituting the light emitting layer. Can do. Accordingly, the zinc oxide-based LED chip 11 can be used as a blue light emitting type light emitting element or an ultraviolet light emitting type light emitting element. In particular, the zinc oxide-based LED chip 11 is effective as an ultraviolet light emitting type light emitting element.

上述したような酸化亜鉛系LEDチップ11は、金属回路17を有する基板18上に搭載されている。金属回路17は酸化亜鉛系LEDチップ11の下部電極16と接続される第1の回路パターン部17aと上部電極15と接続される第2の回路パターン部17bとを有している。酸化亜鉛系LEDチップ11は第1の回路パターン部17a上に実装されており、この実装構造に基づいて下部電極16は第1の回路パターン部17aと電気的に接続されている。一方、酸化亜鉛系LEDチップ11の上部電極15は、ボンディングワイヤ19を介して第2の回路パターン部17bと電気的に接続されている。   The zinc oxide LED chip 11 as described above is mounted on a substrate 18 having a metal circuit 17. The metal circuit 17 has a first circuit pattern portion 17 a connected to the lower electrode 16 of the zinc oxide LED chip 11 and a second circuit pattern portion 17 b connected to the upper electrode 15. The zinc oxide-based LED chip 11 is mounted on the first circuit pattern portion 17a, and the lower electrode 16 is electrically connected to the first circuit pattern portion 17a based on this mounting structure. On the other hand, the upper electrode 15 of the zinc oxide-based LED chip 11 is electrically connected to the second circuit pattern portion 17 b through the bonding wire 19.

酸化亜鉛系LEDチップ11を搭載する基板18としては、放熱性と剛性とを有するAl基板、Ni基板、ガラスエポキシ基板等が用いられる。なお、基板18にAl基板やNi基板等の導電性を有する基板を適用する場合には、図1に示すように絶縁層20を介して金属回路17が形成される。このような基板18上には円錐台状の凹部(キャビティ)21を有する例えば樹脂製のフレーム22が設けられており、この凹部(キャビティ)21内に酸化亜鉛系LEDチップ11が配置されている。すなわち、酸化亜鉛系LEDチップ11はキャビティ21内に配置され、その周囲はフレーム22で取り囲まれている。   As the substrate 18 on which the zinc oxide LED chip 11 is mounted, an Al substrate, a Ni substrate, a glass epoxy substrate or the like having heat dissipation and rigidity are used. When a substrate having conductivity such as an Al substrate or a Ni substrate is applied to the substrate 18, the metal circuit 17 is formed through the insulating layer 20 as shown in FIG. On such a substrate 18, for example, a resin frame 22 having a truncated cone-shaped recess (cavity) 21 is provided, and the zinc oxide LED chip 11 is disposed in the recess (cavity) 21. . That is, the zinc oxide based LED chip 11 is disposed in the cavity 21, and its periphery is surrounded by the frame 22.

酸化亜鉛系LEDチップ11が配置されたキャビティ21内には透明樹脂23が充填、硬化されており、酸化亜鉛系LEDチップ11は透明樹脂23で覆われている。このような酸化亜鉛系LEDチップ11を封止する透明樹脂23には、シリコーン樹脂が用いられる。ここで、封止樹脂として一般的なエポキシ樹脂に比べて、シリコーン樹脂は耐光性や耐熱性に優れることから、発光素子用の封止樹脂として好適である。特に、酸化亜鉛系LEDチップ11が紫外発光タイプの場合、エポキシ樹脂ではUV光で劣化して着色するおそれがあるのに対して、シリコーン樹脂は耐UV特性に優れることから、LEDランプ10の発光効率や発光色を長期間にわたって維持することができる。   A transparent resin 23 is filled and cured in the cavity 21 in which the zinc oxide LED chip 11 is disposed, and the zinc oxide LED chip 11 is covered with the transparent resin 23. A silicone resin is used for the transparent resin 23 for sealing the zinc oxide-based LED chip 11. Here, since a silicone resin is excellent in light resistance and heat resistance as compared with a general epoxy resin as a sealing resin, it is suitable as a sealing resin for a light emitting element. In particular, when the zinc oxide-based LED chip 11 is an ultraviolet light emitting type, the epoxy resin may be deteriorated and colored with UV light, whereas the silicone resin has excellent UV resistance. Efficiency and luminescent color can be maintained over a long period of time.

さらに、透明樹脂23には硬化反応に基づく副生成物としてアミン類、カルボン酸類およびオキシム類を実質的に発生しないシリコーン樹脂が使用される。このようなシリコーン樹脂を透明樹脂23に適用することによって、酸化亜鉛系LEDチップ11の劣化を抑制することが可能となる。前述したように酸化亜鉛は両性酸化物であるため、透明樹脂23の硬化過程でアミン類やオキシム類が放出されると、これらによって酸化亜鉛系LEDチップ11(n型ZnO発光層13やp型ZnO発光層14等)が劣化する。また、透明樹脂23の硬化過程で酢酸に代表されるカルボン酸が放出された場合にも、酸化亜鉛の溶解が進行して酸化亜鉛系LEDチップ11が劣化する。   Further, a silicone resin that does not substantially generate amines, carboxylic acids and oximes is used as the transparent resin 23 as a by-product based on the curing reaction. By applying such a silicone resin to the transparent resin 23, it is possible to suppress degradation of the zinc oxide-based LED chip 11. As described above, since zinc oxide is an amphoteric oxide, when amines and oximes are released during the curing process of the transparent resin 23, the zinc oxide LED chip 11 (the n-type ZnO light-emitting layer 13 and the p-type is released by these. ZnO light emitting layer 14 and the like) deteriorate. Moreover, also when carboxylic acid represented by acetic acid is released in the curing process of the transparent resin 23, dissolution of zinc oxide proceeds and the zinc oxide LED chip 11 deteriorates.

このような点に対して、硬化反応に基づく副生成物としてアミン類、カルボン酸類およびオキシム類を実質的に発生しないシリコーン樹脂を透明樹脂23に適用することによって、酸化亜鉛系LEDチップ11の劣化を抑制することができる。従って、酸化亜鉛系LEDチップ11が本来有する発光特性(発光波長、発光強度、発光効率等)を安定して維持することが可能となる。LEDランプ10は酸化亜鉛系LEDチップ11から放射された光で蛍光体を励起して可視光を発光させ、この可視光とLEDチップ11の光との混色によって、あるいは蛍光体から発光される可視光自体の混色によって、所望の発光色を得るものである。従って、酸化亜鉛系LEDチップ11の発光特性を維持することで、LEDランプ10としての発光色や発光強度等を安定に保つことが可能となる。   On the other hand, by applying a silicone resin that does not substantially generate amines, carboxylic acids and oximes as a by-product based on the curing reaction to the transparent resin 23, the deterioration of the zinc oxide LED chip 11 is deteriorated. Can be suppressed. Therefore, it is possible to stably maintain the light emission characteristics (light emission wavelength, light emission intensity, light emission efficiency, etc.) inherent to the zinc oxide-based LED chip 11. The LED lamp 10 excites the phosphor with the light emitted from the zinc oxide LED chip 11 to emit visible light, and the visible light emitted from the phosphor by the color mixture of the visible light and the light of the LED chip 11. A desired emission color is obtained by mixing the colors of the light itself. Therefore, by maintaining the light emission characteristics of the zinc oxide-based LED chip 11, it is possible to stably maintain the light emission color, light emission intensity, and the like as the LED lamp 10.

シリコーン樹脂を適用した透明樹脂23は、シリコーンベースポリマー(ポリオルガノシロキサンポリマー)と硬化剤と必要に応じて充填剤や添加剤等とを均一に分散させたシリコーン樹脂組成物を、ディスペンサ等を用いて酸化亜鉛系LEDチップ11が配置されたキャビティ21内に充填し、これをシリコーンベースポリマーの硬化反応機構に応じた条件で硬化させて形成したものである。ここで、シリコーン樹脂組成物の硬化反応機構としては、有機過酸化物による架橋反応硬化型、縮合反応硬化型、付加反応硬化型等が知られている。これらのうち、付加反応型のシリコーン樹脂組成物は硬化過程でアミン類、カルボン酸類、オキシム類等の副生成物を発生することがない。   For the transparent resin 23 to which the silicone resin is applied, a silicone resin composition in which a silicone base polymer (polyorganosiloxane polymer), a curing agent, and a filler, an additive and the like are uniformly dispersed is used as a dispenser. The zinc oxide-based LED chip 11 is filled in the cavity 21 and is cured under the conditions corresponding to the curing reaction mechanism of the silicone base polymer. Here, as a curing reaction mechanism of the silicone resin composition, a crosslinking reaction curing type, a condensation reaction curing type, an addition reaction curing type, and the like using an organic peroxide are known. Among these, the addition reaction type silicone resin composition does not generate by-products such as amines, carboxylic acids, and oximes during the curing process.

このような点から、透明樹脂23には付加反応型シリコーン樹脂を使用することが好ましい。付加反応型シリコーン樹脂は、付加反応型シリコーンベースポリマーに硬化剤と必要に応じて充填剤や添加剤等を配合して組成物とし、この組成物を常温下または加熱下で硬化させたものである。付加反応型シリコーンベースポリマーには、1分子中のケイ素原子に結合した有機基のうち、少なくとも2個がビニル基であるポリオルガノシロキサンが用いられる。硬化剤としては塩化白金酸や白金オレフィン錯体等の白金系触媒が用いられ、さらに必要に応じてケイ素原子に結合した水素原子を1分子中に2個以上有するポリオルガノハイドロジェンシロキサンが架橋剤として併用される。   From such points, it is preferable to use an addition reaction type silicone resin for the transparent resin 23. The addition reaction type silicone resin is a composition obtained by blending an addition reaction type silicone base polymer with a curing agent and, if necessary, a filler or an additive to make a composition and curing the composition at room temperature or under heating. is there. For the addition reaction type silicone base polymer, polyorganosiloxane in which at least two of the organic groups bonded to silicon atoms in one molecule are vinyl groups is used. As the curing agent, a platinum-based catalyst such as chloroplatinic acid or platinum olefin complex is used, and if necessary, polyorganohydrogensiloxane having two or more hydrogen atoms bonded to silicon atoms in one molecule is used as a crosslinking agent. Used together.

また、付加反応型のシリコーン樹脂組成物に配合する充填剤や添加剤等としては、透明性を阻害しないことに加えて、アミン類、カルボン酸類およびオキシム類を放出することがないものが用いられる。このような充填剤や添加剤としてはアルミナやシリカ等を使用することができる。さらに、この実施形態のLEDランプ10においては、酸化亜鉛系LEDチップ11を封止する透明樹脂(この実施形態ではシリコーン樹脂)23中に蛍光体を分散させることができ、このような蛍光体粉末も添加剤等として適用可能である。   Further, as fillers and additives to be added to the addition reaction type silicone resin composition, those that do not release amines, carboxylic acids and oximes in addition to not inhibiting transparency are used. . As such a filler or additive, alumina, silica, or the like can be used. Furthermore, in the LED lamp 10 of this embodiment, the phosphor can be dispersed in a transparent resin (silicone resin in this embodiment) 23 that seals the zinc oxide-based LED chip 11. Is also applicable as an additive.

上述したようなシリコーン樹脂からなる透明樹脂23上には、酸化亜鉛系LEDチップ11から放射された光により励起されて可視光を発光する蛍光体を含む蛍光体シート24が配置されている。蛍光体シート24は、透明樹脂シート中に所望の発光色を有する蛍光体を分散させることにより作製される。このような蛍光体シート24は酸化亜鉛系LEDチップ11が配置された凹部(キャビティ)21の開口部を覆うように配置されている。   On the transparent resin 23 made of the silicone resin as described above, a phosphor sheet 24 containing a phosphor that is excited by light emitted from the zinc oxide LED chip 11 and emits visible light is disposed. The phosphor sheet 24 is produced by dispersing a phosphor having a desired emission color in a transparent resin sheet. Such a phosphor sheet 24 is disposed so as to cover the opening of the recess (cavity) 21 in which the zinc oxide LED chip 11 is disposed.

酸化亜鉛系LEDチップ11から放射された光は、蛍光体シート24を介してLEDランプ10の発光方向に放出される。従って、酸化亜鉛系LEDチップ11から放射された光の一部もしくは全ては、蛍光体シート24内の蛍光体でより長波長の光に変換された後に、LEDランプ10から放出される。このようにして、酸化亜鉛系LEDチップ11から放射される光の色と蛍光体の発光色とに基づく色、もしくは蛍光体自体の発光色に基づく色、例えば白色光がLEDランプ10から放出される。すなわち、所望の発光色を有するLEDランプ10を構成することができる。   The light emitted from the zinc oxide LED chip 11 is emitted in the light emitting direction of the LED lamp 10 through the phosphor sheet 24. Therefore, part or all of the light emitted from the zinc oxide-based LED chip 11 is emitted from the LED lamp 10 after being converted into light having a longer wavelength by the phosphor in the phosphor sheet 24. In this way, a color based on the color of light emitted from the zinc oxide LED chip 11 and the emission color of the phosphor, or a color based on the emission color of the phosphor itself, such as white light, is emitted from the LED lamp 10. The That is, the LED lamp 10 having a desired emission color can be configured.

蛍光体シート24中に含有させる蛍光体は、酸化亜鉛系LEDチップ11から放射される光、例えば紫外光や青色光で励起されて可視光を発光するものである。蛍光体の種類は目的とするLEDランプ10の発光色や励起スペクトル等に応じて適宜に選択されるものであり、特に限定されるものではない。紫外発光タイプの酸化亜鉛系LEDチップ11を用いる場合には、励起スペクトルが紫外領域に存在する蛍光体を用いることが好ましい。青色発光タイプの酸化亜鉛系LEDチップ11を用いる場合にも同様である。   The phosphor contained in the phosphor sheet 24 emits visible light when excited by light emitted from the zinc oxide-based LED chip 11, for example, ultraviolet light or blue light. The type of phosphor is appropriately selected according to the emission color, excitation spectrum, and the like of the target LED lamp 10, and is not particularly limited. When the ultraviolet light emitting type zinc oxide LED chip 11 is used, it is preferable to use a phosphor having an excitation spectrum in the ultraviolet region. The same applies to the case where the blue light emitting type zinc oxide LED chip 11 is used.

紫外発光タイプの酸化亜鉛系LEDチップ11を使用して白色発光を得る場合には、紫外線励起型のRGB蛍光体が主として用いられる。このようなRGB蛍光体における青色発光蛍光体としては、例えばAE10(PO46Cl12:Eu蛍光体(AEはSr、Ba、Ca等のアルカリ土類元素である。以下同じ)のようなハロ燐酸塩蛍光体や(Ba,Mg)Al1017:Eu蛍光体のようなアルミン酸塩蛍光体等が挙げられる。緑色発光蛍光体としては、例えば(Ba,Mg)Al1017:Eu,Mn蛍光体のようなアルミン酸塩蛍光体が挙げられる。赤色発光蛍光体としては、例えばLa22S:Eu蛍光体のような酸硫化物蛍光体が挙げられる。 When white light emission is obtained using the ultraviolet light emission type zinc oxide LED chip 11, ultraviolet excitation type RGB phosphors are mainly used. As such a blue light-emitting phosphor in the RGB phosphor, for example, AE 10 (PO 4 ) 6 Cl 12 : Eu phosphor (AE is an alkaline earth element such as Sr, Ba, Ca, etc. The same shall apply hereinafter). And halophosphate phosphors and aluminate phosphors such as (Ba, Mg) Al 10 O 17 : Eu phosphors. Examples of the green light emitting phosphor include an aluminate phosphor such as a (Ba, Mg) Al 10 O 17 : Eu, Mn phosphor. Examples of the red light-emitting phosphor include oxysulfide phosphors such as La 2 O 2 S: Eu phosphor.

また、青色発光タイプの酸化亜鉛系LEDチップ11を使用して白色発光を得る場合には、黄色ないし橙色発光蛍光体が主として用いられる。また、演色性等の向上を図るために、黄色ないし橙色発光蛍光体に加えて赤色発光蛍光体を併用してもよい。黄色ないし橙色発光蛍光体としては、例えばRE3(Al,Ga)512:Ce蛍光体(REはY、GdおよびLaから選ばれる少なくとも1種を示す。以下同じ)のようなYAG蛍光体、AE2SiO4:Eu蛍光体のような珪酸塩蛍光体が挙げられる。 When white light emission is obtained using the blue light emitting type zinc oxide LED chip 11, yellow to orange light emitting phosphors are mainly used. In order to improve color rendering properties, a red light emitting phosphor may be used in combination with a yellow or orange light emitting phosphor. Examples of yellow to orange light emitting phosphors include YAG phosphors such as RE 3 (Al, Ga) 5 O 12 : Ce phosphor (RE represents at least one selected from Y, Gd and La, the same shall apply hereinafter). Silicate phosphors such as AE 2 SiO 4 : Eu phosphor.

さらに、上記したような蛍光体に代えて、組成に応じて種々の発光色が得られる窒化物系蛍光体(例えばAE2Si58:Eu)、酸窒化物系蛍光体(例えばY2Si334:Ce)、サイアロン系蛍光体(例えばAEx(Si,Al)12(N,O)16:Eu)等を適用してもよい。なお、LEDランプ10は白色発光ランプに限られるものではなく、白色以外の発光色を有するLEDランプ10を構成することも可能である。LEDランプ10で白色以外の発光、例えば中間色の発光を得る場合には、目的とする発光色に応じて種々の蛍光体が適宜に使用される。 Further, in place of the above phosphors, nitride phosphors (for example, AE 2 Si 5 N 8 : Eu) and oxynitride phosphors (for example, Y 2 ) capable of obtaining various emission colors depending on the composition. Si 3 O 3 N 4 : Ce), sialon-based phosphors (for example, AE x (Si, Al) 12 (N, O) 16 : Eu), or the like may be applied. Note that the LED lamp 10 is not limited to a white light-emitting lamp, and an LED lamp 10 having a light-emitting color other than white can be configured. When the LED lamp 10 emits light other than white, for example, light of intermediate color, various phosphors are appropriately used according to the target light emission color.

この実施形態では透明樹脂23上に蛍光体シート24を配置した構造について述べたが、蛍光体の配置構造はこれに限られるものではない。例えば、蛍光体は図3に示すように、シリコーン樹脂からなる透明樹脂23中に直接分散させてもよい。また、図4に示すように、蛍光体を含まないシリコーン樹脂23aで酸化亜鉛系LEDチップ11をポッティングした後、蛍光体を分散させたシリコーン樹脂23bを充填するようにしてもよい。この逆であってもよい。これらの構成は、蛍光体を分散させた液状シリコーン樹脂組成物を充填、硬化させることで得ることができる。さらに、透明樹脂23と蛍光体シート24との間に反射層を設ける等の変形が可能である。このように、蛍光体の配置構造や基本構造以外の構成は特に限定されるものではなく、種々に変形が可能である。   In this embodiment, the structure in which the phosphor sheet 24 is arranged on the transparent resin 23 has been described, but the arrangement structure of the phosphor is not limited to this. For example, as shown in FIG. 3, the phosphor may be directly dispersed in a transparent resin 23 made of a silicone resin. Moreover, as shown in FIG. 4, after potting the zinc oxide LED chip 11 with a silicone resin 23a that does not contain a phosphor, it may be filled with a silicone resin 23b in which the phosphor is dispersed. The reverse is also possible. These structures can be obtained by filling and curing a liquid silicone resin composition in which a phosphor is dispersed. Furthermore, a modification such as providing a reflective layer between the transparent resin 23 and the phosphor sheet 24 is possible. Thus, the configuration other than the arrangement structure and basic structure of the phosphor is not particularly limited, and various modifications are possible.

上述したような構成を有するLEDランプ10は、例えば図5および図6に示すようにマトリクス状に配列され、これによりLEDランプモジュールが構成される。図5および図6は9個のLEDランプ10を3行3列のマトリクス状に配列したLEDランプモジュールを示している。各酸化亜鉛系LEDチップ11は連続パターンを有する金属回路17上に実装されており、順に直列接続されている。このようなLEDランプモジュールは、液晶表示装置のバックライトから一般照明装置まで種々の用途に適用される。   The LED lamps 10 having the above-described configuration are arranged in a matrix as shown in FIGS. 5 and 6, for example, and thereby an LED lamp module is configured. 5 and 6 show an LED lamp module in which nine LED lamps 10 are arranged in a matrix of 3 rows and 3 columns. Each zinc oxide LED chip 11 is mounted on a metal circuit 17 having a continuous pattern, and is connected in series. Such an LED lamp module is applied to various uses from a backlight of a liquid crystal display device to a general lighting device.

次に、上述したLEDランプ10の特性を評価した結果について述べる。まず、酸化亜鉛系LEDチップ11として発光波長が350〜370nmのLEDチップを用意し、これを基板18上に搭載すると共に、付加反応型シリコーン樹脂で封止してLEDランプ(実施例1)を作製した。シリコーン樹脂上にはRGB蛍光体を含む蛍光体シートを配置した。付加反応型シリコーン樹脂には、東レ・ダウコーニング社製のJCR 6140(商品名)を用いた。一方、本発明との比較例として、熱硬化型エポキシ樹脂(比較例1)および縮合反応型シリコーン樹脂(比較例2)をそれぞれ透明樹脂として用いる以外は、実施例1と同様にしてLEDランプを作製した。   Next, the results of evaluating the characteristics of the LED lamp 10 will be described. First, an LED chip having an emission wavelength of 350 to 370 nm is prepared as the zinc oxide-based LED chip 11, and this is mounted on the substrate 18 and sealed with an addition reaction type silicone resin to produce an LED lamp (Example 1). Produced. A phosphor sheet containing RGB phosphors was disposed on the silicone resin. JCR 6140 (trade name) manufactured by Toray Dow Corning was used as the addition reaction type silicone resin. On the other hand, as a comparative example with the present invention, an LED lamp was prepared in the same manner as in Example 1 except that a thermosetting epoxy resin (Comparative Example 1) and a condensation reaction type silicone resin (Comparative Example 2) were used as transparent resins. Produced.

上述した実施例1および比較例1、2による各LEDランプの光出力を評価した。その結果、実施例1のLEDランプは光出力が維持されたのに対して、比較例1、2による各LEDランプは白濁し、光出力が低下した。このように、硬化反応時にアミン類、カルボン酸類およびオキシム類を実質的に放出することがない付加反応型シリコーン樹脂で酸化亜鉛系LEDチップを封止して作製したLEDランプは、酸化亜鉛系LEDチップの劣化を抑制できることから、発光強度、発光色等を安定に保つことができる。これに対して、透明樹脂に熱硬化型エポキシ樹脂や縮合反応型シリコーン樹脂を適用した比較例1、2の各LEDランプは、実施例1に比べて発光特性が劣っている。このことから、酸化亜鉛系LEDチップが透明樹脂の硬化反応時に劣化していることが分かる。   The light output of each LED lamp according to Example 1 and Comparative Examples 1 and 2 described above was evaluated. As a result, while the LED lamp of Example 1 maintained the light output, each LED lamp according to Comparative Examples 1 and 2 became cloudy, and the light output decreased. Thus, an LED lamp manufactured by sealing a zinc oxide LED chip with an addition reaction type silicone resin that does not substantially release amines, carboxylic acids and oximes during the curing reaction is a zinc oxide LED. Since the deterioration of the chip can be suppressed, the emission intensity, emission color, and the like can be kept stable. On the other hand, the LED lamps of Comparative Examples 1 and 2 in which a thermosetting epoxy resin or a condensation reaction type silicone resin is applied to the transparent resin are inferior to the light emission characteristics of Example 1. From this, it is understood that the zinc oxide LED chip is deteriorated during the curing reaction of the transparent resin.

本発明の一実施形態によるLEDランプの構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure of the LED lamp by one Embodiment of this invention. 図1に示すLEDランプに適用した酸化亜鉛系LEDチップの一構成例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows one structural example of the zinc oxide type LED chip applied to the LED lamp shown in FIG. 本発明の他の実施形態によるLEDランプの構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure of the LED lamp by other embodiment of this invention. 本発明のさらに他の実施形態によるLEDランプの構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure of the LED lamp by other embodiment of this invention. 図1に示すLEDランプを使用して構成した照明装置の構成例を示す平面図である。It is a top view which shows the structural example of the illuminating device comprised using the LED lamp shown in FIG. 図5のA−A線に沿った断面図である。It is sectional drawing along the AA line of FIG.

符号の説明Explanation of symbols

10…LEDランプ、11…酸化亜鉛系LEDチップ、12…n型ZnO基板、13…n型ZnO発光層、14…p型ZnO発光層、17…金属回路、18…基板、21…凹部(キャビティ)、22…フレーム、23…シリコーン樹脂からなる透明樹脂、24…蛍光体シート。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... LED lamp, 11 ... Zinc oxide type LED chip, 12 ... n-type ZnO substrate, 13 ... n-type ZnO light emitting layer, 14 ... p-type ZnO light emitting layer, 17 ... Metal circuit, 18 ... Substrate, 21 ... Recess (cavity) ), 22 ... frame, 23 ... transparent resin made of silicone resin, 24 ... phosphor sheet.

Claims (3)

酸化亜鉛系半導体層を有する発光素子と;
前記発光素子を覆うように配置され、実質的にアミン類、カルボン酸類およびオキシム類を放出しないシリコーン樹脂と;
前記発光素子から放射された光により励起されて可視光を発光する蛍光体と;
を具備することを特徴とする発光装置。
A light emitting device having a zinc oxide based semiconductor layer;
A silicone resin disposed over the light emitting element and substantially free of amines, carboxylic acids and oximes;
A phosphor that emits visible light when excited by light emitted from the light emitting element;
A light-emitting device comprising:
前記シリコーン樹脂は付加反応型シリコーン樹脂であることを特徴とする請求項1記載の発光装置。   2. The light emitting device according to claim 1, wherein the silicone resin is an addition reaction type silicone resin. 前記発光素子は紫外光を放射し、かつ前記蛍光体は前記紫外光により励起されて可視光を発光することを特徴とする請求項1または2記載の発光装置。   The light emitting device according to claim 1 or 2, wherein the light emitting element emits ultraviolet light, and the phosphor emits visible light when excited by the ultraviolet light.
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