JP2007116107A - Light emitting device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、青色光を発する発光素子を備えた発光装置に関する。 The present invention relates to a light emitting device including a light emitting element that emits blue light.
発光ダイオードは、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、発光ダイオード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、産業用のみならず一般照明用途への適用も試みられている。このような発光ダイオードを種々の用途に適用する場合、白色光を得ることが重要となる。 Light-emitting diodes are rapidly expanding in various fields such as backlights for liquid crystal displays, mobile phones, information terminals, and indoor / outdoor advertisements. In addition, light emitting diodes have long life and high reliability, and have features such as low power consumption, impact resistance, high purity display color, lightness, thinness, and so on. Application is also being attempted. When such a light emitting diode is applied to various uses, it is important to obtain white light.
発光ダイオードで白色光を実現する代表的な方式としては、(1)赤、緑および青の各色に発する3つの発光ダイオードチップを使用する方式、(2)青色光を発する発光ダイオードチップと黄色ないし橙色光を発する蛍光体とを組み合わせる方式、(3)紫外線を発する発光ダイオードチップと赤色、緑色および青色の三色混合蛍光体とを組み合わせる方式の3つが挙げられる。これらのうち、一般的には輝度特性の観点から、(2)の青色光を発する発光ダイオードチップと黄色ないし橙色光を発する蛍光体とを組み合わせる方式が広く実用化されている。 As a typical method for realizing white light with a light emitting diode, (1) a method using three light emitting diode chips for emitting red, green and blue colors, and (2) a light emitting diode chip for emitting blue light with yellow or There are three methods: a method of combining a phosphor that emits orange light, and a method of combining a light emitting diode chip that emits ultraviolet light and a three-color mixed phosphor of red, green, and blue. Among these, generally, from the viewpoint of luminance characteristics, the method (2) of combining a light emitting diode chip that emits blue light and a phosphor that emits yellow or orange light has been widely put into practical use.
上記した(2)および(3)の方式を適用した発光ダイオードの構造としては、発光ダイオードチップを装備したカップ型のフレーム内に、所望の色を発する蛍光体を混合した透明樹脂を流し込み、これを固化させて蛍光体を含有する蛍光体層を形成した構造が一般的である(例えば、特許文献1参照)。このような発光ダイオードチップにおいては、フリップチップ等の発光ダイオードチップの電極形状に基づく光の取出し効率の向上、またチップ形状の検討による配光制御等が進められており、チップ前面への光量は増加する傾向にある。 The structure of the light emitting diode to which the methods (2) and (3) described above are applied is as follows. A transparent resin mixed with a phosphor emitting a desired color is poured into a cup-shaped frame equipped with a light emitting diode chip. In general, a structure in which a phosphor layer containing phosphor is formed by solidifying (see, for example, Patent Document 1). In such a light emitting diode chip, improvement of light extraction efficiency based on the electrode shape of a light emitting diode chip such as a flip chip, light distribution control by examining the chip shape, etc. are being advanced, and the amount of light to the front of the chip is It tends to increase.
一方、これまで発展してきた産業用途に加え、急速な展開が予想される照明用途としては、照度を見込んだ多フレーム化が進んでいる。当然、その品質として、フレーム間での色バラツキや個々のフレームにおける観察角度毎の色の差(以下、「角度色差」と称する)を低減することが求められている。 On the other hand, in addition to industrial applications that have been developed so far, lighting applications that are expected to develop rapidly are becoming increasingly multi-frame in anticipation of illuminance. Naturally, as the quality, it is required to reduce color variation between frames and color difference for each observation angle in each frame (hereinafter referred to as “angle color difference”).
なお、基板上に透孔を有する反射枠を配置し、透孔内に発光ダイオードを配置する技術が開示されている(例えば、特許文献2参照)。ここで、この透孔は深さ0.8mmの第1の孔部を備えているが、第1の孔部の下には第1の孔部に連通した第2の孔部が形成されているので、透孔の全体の深さは0.8mmを超えているものと考えられる。
本発明は、上記課題を解決するためになされたものである。即ち、角度色差が低減された発光装置を提供することを目的としている。 The present invention has been made to solve the above problems. That is, an object is to provide a light emitting device with reduced angular color difference.
請求項1記載の発明は、表面に0.4〜0.8mmの深さを有する凹部を備えた基材と;前記凹部内に配置され、青色光を発する発光素子と;前記発光素子上に配置され、前記発光素子から発せられる青色光により励起されて黄色光を発する黄色発光蛍光体を含有した蛍光体層と;を備え、観察角度が0度を超え70度以下における角度色差(Δuv)が0.012以下であることを特徴とする発光装置である。
The invention according to
請求項2記載の発明は、表面に0.4〜0.8mmの深さを有する凹部を備えた基材と;前記凹部内に配置され、青色光を発する発光素子と;前記発光素子上に配置され、前記発光素子から発せられる青色光により励起されて黄色光を発する黄色発光蛍光体を含有した蛍光体層と;を備え、前記凹部の底面の延長面と前記凹部の内側面とのなす角度が、63度以上90度以下であることを特徴とする発光装置である。 The invention according to claim 2 is a substrate having a recess having a depth of 0.4 to 0.8 mm on the surface; a light emitting element disposed in the recess and emitting blue light; and on the light emitting element And a phosphor layer containing a yellow light-emitting phosphor that emits yellow light when excited by blue light emitted from the light-emitting element, and is formed by an extended surface of the bottom surface of the recess and an inner surface of the recess The light emitting device is characterized in that the angle is not less than 63 degrees and not more than 90 degrees.
請求項3記載の発明は、請求項1または2記載の発光装置であって、前記凹部の開口端面の直径は3.5mm以上であり、前記凹部の底面の直径は3.0mm以上であることを特徴とする発光装置である。
Invention of Claim 3 is the light-emitting device of
請求項4記載の発明は、請求項1または2記載の発光装置であって、前記凹部の開口端面の直径は3.5mm以上5.0mm以下であり、前記凹部の底面の直径は3.0mm以上4.0mm以下であることを特徴とする請求項1または2記載の発光装置である。
Invention of Claim 4 is the light-emitting device of
請求項1の発明によれば、基材の凹部の深さを0.4〜0.8mmとしているので、光路差を低減させることができ、角度色差が低減された発光装置を提供することができる。また、観察角度が0度を超え70度以下における角度色差(Δuv)が0.012以下であるので、角度色差が低減された発光装置を提供することができる。
According to invention of
請求項2記載の発明によれば、基材の凹部の深さを0.4〜0.8mmとしているので、光路差を低減させることができ、角度色差が低減された発光装置を提供することができる。また、凹部の底面の延長面と凹部の内側面とのなす角度が、63度以上90度以下であるので、所定量以上の黄色発光蛍光体の量を確保することができ、特に色温度の調整がし易く、かつ発光効率の低下を抑制した発光装置を提供することができる。 According to invention of Claim 2, since the depth of the recessed part of a base material shall be 0.4-0.8 mm, the optical path difference can be reduced and the light-emitting device with which the angle color difference was reduced is provided. Can do. In addition, since the angle formed by the extended surface of the bottom surface of the concave portion and the inner side surface of the concave portion is not less than 63 degrees and not more than 90 degrees, it is possible to secure an amount of yellow light emitting phosphors of a predetermined amount or more, It is possible to provide a light-emitting device that can be easily adjusted and suppresses a decrease in light-emitting efficiency.
なお、前記凹部の底面の延長面と凹部の内側面とのなす角度が90度を超えると、前記凹部の形状は間口が狭まった、いわゆるフラスコ形状となり、前記凹部の前記内側面が、前記発光素子と所定の角度で対向するようになる。したがって、装置全体からの発光の一部は前記内側面で反射されることになり、装置全体からの総合的な発光量が減少する。 When the angle formed between the extended surface of the bottom surface of the recess and the inner surface of the recess exceeds 90 degrees, the shape of the recess becomes a so-called flask shape with a narrow opening, and the inner surface of the recess It faces the element at a predetermined angle. Therefore, a part of the light emitted from the entire device is reflected by the inner side surface, and the total amount of light emitted from the entire device is reduced.
請求項3記載の発明によれば、凹部の開口端面の直径が3.5mm以上であり、凹部の底面の直径が3.0mm以上であるので、所定量以上の黄色発光蛍光体の量を確保することができ、色温度の調整がし易く、かつ発光効率の低下を抑制した発光装置を提供することができる。 According to the invention described in claim 3, since the diameter of the opening end face of the recess is 3.5 mm or more and the diameter of the bottom surface of the recess is 3.0 mm or more, the amount of the yellow light-emitting phosphor more than a predetermined amount is ensured. Thus, it is possible to provide a light emitting device that can easily adjust the color temperature and suppress a decrease in light emission efficiency.
請求項4記載の発明によれば、凹部の開口端面の直径が3.5mm以上5.0mm以下であり、凹部の底面の直径が3.0mm以上4.0mm以下であるので、上記同様に、所定量以上の黄色発光蛍光体の量を確保することができ、色温度の調整がし易く、かつ発光効率の低下を抑制した発光装置を提供することができる。 According to invention of Claim 4, since the diameter of the opening end surface of a recessed part is 3.5 mm or more and 5.0 mm or less, and the diameter of the bottom face of a recessed part is 3.0 mm or more and 4.0 mm or less, It is possible to provide a light-emitting device that can secure an amount of a yellow light-emitting phosphor of a predetermined amount or more, can easily adjust the color temperature, and can suppress a decrease in light emission efficiency.
(第1の実施の形態)
以下、本発明の第1の実施の形態について添付図面に基づいて説明する。なお、複数の添付図面中、同一または相当する部材には同一の符号を付している。図1は本実施の形態に係る発光装置の平面図であり、図2は本実施の形態に係る発光装置の縦断面図である。図3は本実施の形態に係る発光部の拡大縦断面図であり、図4(a)及び図4(b)は本実施の形態に係る凹部の深さと光路差との関係を示した模式的に示した図である。
(First embodiment)
DESCRIPTION OF EXEMPLARY EMBODIMENTS Hereinafter, a first embodiment of the invention will be described with reference to the accompanying drawings. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the same or equivalent member in several attached drawing. FIG. 1 is a plan view of the light emitting device according to the present embodiment, and FIG. 2 is a longitudinal sectional view of the light emitting device according to the present embodiment. FIG. 3 is an enlarged longitudinal sectional view of the light emitting unit according to the present embodiment, and FIGS. 4A and 4B are schematic diagrams showing the relationship between the depth of the recess and the optical path difference according to the present embodiment. FIG.
図1〜図3に示されるように、発光装置1は、例えば図1に示す例のように複数の発光部10が1列に配置されたものである。なお、発光部10は、例えば3行3列等のマトリクス状に配置されていてもよい。
As shown in FIGS. 1 to 3, the
発光部10を構成する基材20は、開口端面21a、底面21b、および内側面21cから構成された凹部21を表面に備えている。凹部21の深さD1(開口端面21aから底面21bまでの距離)は、0.4〜0.8mm、好ましくは0.4〜0.5mmとなっている。
The
また、底面21bを延長した延長面21dと内側面21cとのなす角度α(以下、この角度を「内側面の角度」と称する)は、63度以上90度以下となっている。さらに、開口端面21aの直径D2は3.5mm以上5.0mmとなっており、底面21bの直径D3は3.0mm以上4.0mm以下となっている。なお、底面21bの直径D3は、開口端面21aの直径D2以下となっていることが好ましい。
In addition, an angle α (hereinafter referred to as “inner side surface angle”) formed by the extended
基材20は、基板30と、基板30の表面及び側面を覆うフレーム部材40とから構成されている。なお、フレーム部材40は、少なくとも基板30上に配置されていればよく、基板30の側面を覆っていなくともよい。
The
基板30は放熱性と剛性を有するアルミニウム(Al)やニッケル(Ni)、ガラスエポキシ等の平板からなり、複数の発光部10の各基板を一体に連成してなる一体基板である。この基板30は、表面に、電気絶縁層31と、電気絶縁層31上に配置された回路パターン32とを有している。
The
図3に示すように、回路パターン32は各発光部10毎に、CuとNiの合金やAu,Ag等により、陰極側と陽極側の回路パターン(配線パターン)32a、32bに形成されており、後述する発光ダイオードチップ50は、回路パターン32上に搭載されている。
As shown in FIG. 3, the
フレーム部材40には、基板30の表面から遠ざかるにつれて同心円状に漸次拡開する円錐台状の開口41が形成されており、フレーム部材40が基板30上に配置されることにより開口41の後述する開口端面41bが塞がれて、凹部21が形成される。なお、フレーム部材40を使用せずに基板30の表面に凹部21を形成することも可能である。
The
本実施の形態では、基板30と開口41を有するフレーム部材40とを組合せることにより凹部21が形成されるので、凹部21の開口端面21aは開口41の開口端面41aに相当し、凹部21の底面21bは開口41の開口端面41bに囲まれた基板30の表面の領域に相当し、凹部21の内側面21cは開口41の内側面41cに相当している。
In the present embodiment, since the
このようなフレーム部材40は、例えばPBT(ポリブチレンテレフタラート)、PPA(ポリフタルアミド)、PC(ポリカーボネート)等の合成樹脂からなるものである。
Such a
凹部21内には、発光素子としての青色光を発する発光ダイオードチップ50が開口41の内側面41cから所定の間隔を置いて配置されている。これらの発光ダイオードチップ50は、例えば窒化ガリウム(GaN)系半導体等からなるものである。
In the
各発光ダイオードチップ50は、その底面電極が回路パターン32a、32bの一方の表面上に載置され電気的に接続される一方、その上面電極が回路パターン32a、32bの他方の表面上にボンディングワイヤ60により電気的に接続されている。
Each light
凹部21内には、透明樹脂71と黄色発光蛍光体72とからなる蛍光体層70が充填(塗布)されており、発光ダイオードチップ50はこの蛍光体層70によって覆われている。
The
蛍光体層70は、例えばシリコーン樹脂やエポキシ樹脂等の液状の透明樹脂71に黄色発光蛍光体72を添加、混合したものをディスペンサ内に入れ、このディスペンサからこれらの混合物を凹部21内に滴下し塗布することにより形成される。
The
黄色発光蛍光体72は、発光ダイオードチップ50から発せられた青色光により励起されて黄色光を発するものである。なお、演色性等の向上を図るために、黄色発光蛍光体72と共に赤色発光蛍光体を蛍光体層80内に含有させてもよい。
The yellow
黄色発光蛍光体72としては、例えばRE3(Al,Ga)5O12: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。)等のYAG蛍光体、AE2SiO4:Eu蛍光体(AEはSr、Ba、Ca等のアルカリ土類元素である。)等の珪酸塩蛍光体、n−UVLEDBGR、窒化物蛍光体、酸窒化物蛍光体、サイアロン等が用いられる。
Examples of the yellow
このような発光装置1においては、各発光部10に印加された電気エネルギーが発光ダイオードチップ50で青色光に変換され、この青色光により黄色発光蛍光体72が励起されて黄色光を発し、発光ダイオードチップ50から発せられる青色光と黄色発光蛍光体72から発光される黄色光との混色により白色光が得られる。
In such a
本実施の形態によれば、凹部21の深さD1を0.4〜0.8mmとしているので、ボンディングワイヤ60が開口端面21aから露出するおそれがなく、かつ角度色差が十分に低減された発光装置1を提供することができる。具体的には、本実施の形態によれば、観察角度0度を越え70度以下における角度色差(Δuv)を0.012まで低下させることができる。
According to the present embodiment, since the depth D1 of the
角度色差(Δuv)が大きくなると、観察角度に応じて白色光の色温度が変化するようになる。また、この色温度の変化は観察者の主観によるところも大きい。一般に角度色差(Δuv)が小さくなれば、観察角度による白色光の色温度変化も小さくなり、観察者の主観を考慮しても観察角度に応じた色温度変化を感じる観察者の割合は減少する。実際に、観察者の主観によって白色光の色温度変化の感じ方が異なるのは、角度色差(Δuv)が0.01〜0.02の範囲である。このような角度色差(Δuv)では、観察者の主観によって、観察角度に依存して白色光の色温度が変化して感じる観察者と、色温度の変化を感じない観察者との割合が混在するようになるが、各色温度において、0.015前後で角度色差が気になることが多い。 As the angular color difference (Δuv) increases, the color temperature of white light changes according to the observation angle. In addition, the change in color temperature depends largely on the subjectivity of the observer. In general, when the angle color difference (Δuv) is reduced, the change in color temperature of white light due to the observation angle is also reduced, and the percentage of observers who feel the change in color temperature according to the observation angle is reduced even when the subjectivity of the observer is taken into consideration. . Actually, the perception of the change in color temperature of white light varies depending on the subjectivity of the observer when the angular color difference (Δuv) is in the range of 0.01 to 0.02. In such an angle color difference (Δuv), a ratio of an observer who feels that the color temperature of white light changes depending on the observation angle and an observer who does not feel a change in color temperature depends on the subjectivity of the observer. However, the angular color difference is often annoying at around 0.015 at each color temperature.
したがって、本発明では、角度色差(Δuv)を0.012以下としている。実際、本発明の発光装置において、角度色差(Δuv)を0.012以下とすることにより、観察角度による白色光の色温度変化を感じる観察者の割合は大幅に減少した。 Therefore, in the present invention, the angular color difference (Δuv) is set to 0.012 or less. In fact, in the light-emitting device of the present invention, by setting the angular color difference (Δuv) to 0.012 or less, the ratio of observers who feel the change in the color temperature of white light due to the observation angle is greatly reduced.
観察角度とは、蛍光体層70の表面の中心を通り、かつ蛍光体層70の表面に垂直な線を軸線(0度)として、観察点と蛍光体層70の表面の中心とを結ぶ線と軸線とのなす角度をいうものとする。また、観察角度X度における角度色差(Δuv)とは、次式(1)により求めることができる。
The observation angle is a line connecting the observation point and the center of the surface of the
Δuv={(uX−u0)2+(vX−v0)2}1/2…(1)
ここで、uX,vXは観察角度X度において、波長380〜780nmの発光スペクトルを測定したときのu値,v値であり、u0,v0は観察角度0度において、波長380〜780nmの発光スペクトルを測定したときのu値,v値である。なお、観察角度X度,0度における発光スペクトルは、それぞれ蛍光体層70の表面の中心から300mm離れた箇所において瞬間分光光計により測定される。
Δuv = {(uX−u0) 2 + (vX−v0) 2 } 1/2 (1)
Here, uX and vX are u value and v value when an emission spectrum of a wavelength of 380 to 780 nm is measured at an observation angle of X degrees, and u0 and v0 are emission spectra of a wavelength of 380 to 780 nm at an observation angle of 0 degree. Are the u value and v value when. Note that the emission spectra at the observation angles X degrees and 0 degrees are measured by an instantaneous spectrophotometer at a location 300 mm away from the center of the surface of the
角度色差が生じる原因としては、観察角度により光路長が変化することにある。具体的には、図4(a)及び図4(b)に示されるように観察角度がX度のときの光路長bは、観察角度が0度のときの光路長aよりも長くなるので、黄色発光蛍光体72の発光が多くなる。これにより、観察角度0度のときよりも観察角度X度のときの方が色温度が低くなってしまい、角度色差が生じてしまうものと考えられる。一方、凹部21の深さD1が浅いもの(図4(a))の方が、凹部21の深さD1が深いもの(図4(b))よりも、観察角度0度のときの光路長aと観察角度X度のときの光路長bとの差(光路差)を低減することできる。
The cause of the angular color difference is that the optical path length changes depending on the observation angle. Specifically, as shown in FIGS. 4A and 4B, the optical path length b when the observation angle is X degrees is longer than the optical path length a when the observation angle is 0 degrees. The light emission of the yellow
従って、凹部21の深さD1を浅くすれば、角度色差を低減することができる。しかしながら、凹部21の深さD1が0.4mm未満になると、ボンディングワイヤ60が開口端面21aから露出しまうおそれがある。一方、凹部21の深さD1が0.8mmを超えると、角度色差を十分に低減することができない。このようなことから、本実施の形態では、凹部21の深さD1を0.4mm〜0.8mmと規定している。従って、本実施の形態によれば、ボンディングワイヤ60が開口端面21aから露出するおそれがなく、かつ角度色差が十分に低減された発光装置1を提供することができる。
Therefore, if the depth D1 of the
凹部21の深さD1を浅くすると、凹部21の容積が減少するので、凹部21内の黄色発光蛍光体72の量が減少し、黄色光が少なくなってしまう。この結果、色温度の調整(特に4000K,3000K,2800K等の低色温度の調整)がし難くなるとともに発光効率も低下してしまうおそれがある。このようなことから、凹部21の深さD1を0.4mm〜0.8mmとする場合、所定量以上の黄色発光蛍光体72の量を確保することが望ましい。
When the depth D1 of the
ここで、開口端面21aの大きさを保持したまま内側面21cの角度αを大きくすれば、凹部21の容積の減少を抑制することができるので、所定量以上の黄色発光蛍光体72の量を確保することができる。しかしながら、内側面21cの角度αが63度未満になると、凹部21の容積を十分に増大させることができない。このようなことから、本実施の形態では、内側面21cの角度αを63度以上と規定している。従って、本実施の形態によれば、所定量以上の黄色発光蛍光体72の量を確保することができるので、色温度の調整がし易く、かつ発光効率の低下を抑制した発光装置1を提供することができる。
Here, if the angle α of the
なお、前記凹部の底面の延長面と凹部の内側面とのなす角度が90度を超えると、前記凹部の形状は間口が狭まった、いわゆるフラスコ形状となり、前記凹部の前記内側面が、前記発光素子と所定の角度で対向するようになる。したがって、装置全体からの発光の一部は前記内側面で反射されることになり、装置全体からの総合的な発光量が減少する。 When the angle formed between the extended surface of the bottom surface of the recess and the inner surface of the recess exceeds 90 degrees, the shape of the recess becomes a so-called flask shape with a narrow opening, and the inner surface of the recess It faces the element at a predetermined angle. Therefore, a part of the light emitted from the entire device is reflected by the inner side surface, and the total amount of light emitted from the entire device is reduced.
また、開口端面21a及び底面21bを大きくした場合であっても、凹部21の容積の減少を抑制することができることができるので、所定量以上の黄色発光蛍光体72の量を確保することができる。しかしながら、開口端面21aの直径が3.5mm未満かつ底面21bの直径が3.0mm未満になると、凹部21の容積を十分に増大させることができない。このようなことから、本実施の形態では、開口端面21aの直径を3.5mm以上とし、かつ底面21bの直径を3.0mm以上と規定している。従って、本実施の形態によれば、所定量以上の黄色発光蛍光体72の量を確保することができるので、色温度の調整がし易く、かつ発光効率の低下を抑制した発光装置1を提供することができる。
In addition, even when the opening
なお、発光素子(発光ダイオードチップ50)から発せられる青色光の広がりに対して、黄色発光蛍光体72から発せられる黄色光の広がりは大きくなる。したがって、開口端面21aの直径が大きくなりすぎると、前記青色光と前記黄色光とが十分に重畳せず、目的とする白色光を得ることができない場合がある。したがって、本実施形態(本発明)では、開口端面21aの直径の上限を5.0mmとすることが好ましい。これによって、上述した問題を回避することができる。
The spread of yellow light emitted from the yellow
また、底面21bの直径の上限は、角度αを63度以上とすること、及び黄色発光蛍光体72の量を確保することなどの観点から、4.0mmとすることが好ましい。
In addition, the upper limit of the diameter of the
(第2の実施の形態)
以下、本発明の第2の実施の形態について添付図面に基づいて説明する。本実施の形態では、蛍光体層をシート状に形成して、フレーム部材上に蛍光体層を配置した例について説明する。なお、複数の添付図面中、上記第1の実施の形態で説明した部材と同一または相当する部材には同一の符号を付しており、また上記第1の実施の形態で説明した内容と重複する内容については省略するものとする。図5は本実施の形態に係る発光部の拡大縦断面図である。
(Second Embodiment)
The second embodiment of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. In the present embodiment, an example in which the phosphor layer is formed in a sheet shape and the phosphor layer is disposed on the frame member will be described. In addition, in the accompanying drawings, the same or equivalent members as those described in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and overlap with the contents described in the first embodiment. The contents to be omitted shall be omitted. FIG. 5 is an enlarged longitudinal sectional view of the light emitting unit according to the present embodiment.
図5に示されるように、フレーム部材40上には、凹部21を覆うようにシート状の蛍光体層70が形成されている。また、凹部21内には、透明樹脂層80が充填(塗布)されており、発光ダイオードチップ50はこの透明樹脂層80によって覆われている。
As shown in FIG. 5, a sheet-
本実施の形態では、フレーム部材40上に蛍光体層70が形成されており、凹部21内には透明樹脂層80が形成されているが、その他の構成および寸法は上記第1の実施の形態と同様の構成および寸法となっているので、第1の実施の形態と同様の効果が得られる。
In the present embodiment, the
(第3の実施の形態)
図6及び図7は、本発明の第3の実施形態に係わるLEDパッケージを形成する発光装置を示している。図6は、前記発光装置の平面図であり、図7は、図6に示す発光装置をF2線に沿って切った場合の縦断面図である。なお、本実施形態に関する図6及び7おいて、上述した実施形態に関する図面と同様の構成要素に対しては同じ参照数字を用いて表している。
(Third embodiment)
6 and 7 show a light emitting device for forming an LED package according to the third embodiment of the present invention. 6 is a plan view of the light emitting device, and FIG. 7 is a longitudinal sectional view of the light emitting device shown in FIG. 6 taken along line F2. 6 and 7 relating to the present embodiment, the same reference numerals are used for the same constituent elements as those in the drawings relating to the above-described embodiment.
図6及び7に示す発光装置1は、パッケージ基板例えば装置基板30と、反射層81と、回路パターン32と、複数好ましくは多数のLEDチップ例えば半導体発光素子50と、接着層82と、リフレクタ84と、封止部材71と、光拡散部材83とを備えて形成されている。
The
装置基板30は、金属又は絶縁材例えば合成樹脂製の平板からなるとともに、発光装置1に必要とされる発光面積を得るために所定形状例えば長方形状をなしている。装置基板30を合成樹脂製とする場合、例えばガラス粉末入りのエボキシ樹脂等で形成できる。装置基板30を金属製とする場合は、この装置基板30の裏面からの放熱性が向上し、装置基板30の各部温度を均一にすることができ、同じ波長域の光を発する半導体発光素子50の発光色のばらつきを抑制することができる。なお、このような作用効果を奏する金属材料としては、10W/m・K以上の熱伝導性に優れた材料、具体的にはアルミニウム、又はその合金を例示することができる。
The
反射層81は、所定数の半導体発光素子50を配設し得る大きさであって、例えば装置基板30の表面全体に被着されている。反射層81は、400nm〜740nmの波長領域で85%以上の反射率を有した白色の絶縁材から構成することができる。このような白色絶縁材としては、接着シートからなるブリプレグ(pre-preg)を使用することができる。このようなプリプレグは、例えば酸化アルミニウム等の白色粉末が混入された熱硬化性樹脂をシート基材に含浸させて形成することができる。反射層81はそれ自体の接着性により装置基板30の表面となる一面に接着される。
The
回路パターン32は、各半導体発光素子50への通電要素として、反射層81の装置基板30が接着された面とは反対側の面に接着されている。この回路パターン32は、例えば各半導体発光素子50を直列に接続するために、図6に示すように装置基板30及び反射層81の長手方向に所定間隔ごとに点在して2列形成されている。一方の回路パターン32列の一端側に位置された端側回路パターン32aには給電パターン部32cが一体に連続して形成され、同様に他方の回路パターン32列の一端側に位置された端側回路パターン32aには給電パターン部32dが一体に連続して形成されている。
The
給電パターン部32c,32dは反射層81の長手方向一端部に並べて設けられ、互いに離間して反射層81により絶縁されている。これらの給電パターン部32c,32dの夫々に電源に至る図示しない電線が個別に半田付け等で接続されるようになっている。
The power
回路パターン32は次に説明する手順で形成される。まず、未硬化の前記熱硬化性樹脂が含浸されたブリプレグからなる反射層81を装置基板30上に貼付けた後に、反射層81上にこれと同じ大きさの銅箔を貼付ける。次に、こうして得た積層体を加熱するとともに加圧して、熱硬化性樹脂を硬化させることによって、装置基板30と銅箔を反射層81に圧着し接着を完了させる。次いで、銅箔上にレジスト層を設けて、銅箔をエッチング処理した後に、残ったレジスト層を除去することによって、回路パターン32を形成する。銅箔からなる回路パターン32の厚みは例えば35μmである。
The
各半導体発光素子50は、例えば窒化物半導体を用いてなるダブルワイヤー型のLEDチップからなり、図2に示すように透光性を有する素子基板50b一面に半導体発光層50aを積層して形成されている。素子基板11は例えばサファイア基板で作られている。この素子基板50bの厚みは、回路パターン32より厚く、例えば90μmとする。
Each semiconductor
半導体発光層50aは、素子基板50bの裏面上に、バッファ層、n型半導体層、発光層、p型クラッド層、P型半導体層を順次積層して形成されている。発光層は、バリア層とウ工ル層を交互に積層した量子井戸構造をなしている。n型半導体層にはn側電極が設けられ、p型半導体層上にもp側電極が設けられている。この半導体発光層50aは、反射膜を有しておらず、厚み方向の双方に光を放射できる。
The semiconductor
図6に示すように各半導体発光素子50は、装置基板30の長手方向に隣接した回路パターン32間に夫々配置されて、白色の反射層81の同一面上に接着層82により接着されている。具体的には、半導体発光層50aが積層された素子基板50bの一面と平行な他面が接着層82により反射層81に接着されている。この接着により、回路パターン32及び半導体発光素子50は反射層81の同一面上で直線状に並べられるので、この並び方向に位置した半導体発光素子50の側面と回路パターン32とは近接して対向するように設けられている。
As shown in FIG. 6, each semiconductor
接着層82の厚みは例えば100μm〜500μmとすることができる。接着層82には、例えば100μm以上の厚みで光透過率が70%以上の透光性を有した接着剤、例えばシリコーン樹脂系の接着剤を好適に使用できる。
The thickness of the
図2に示すように各半導体発光素子50の電極と半導体発光素子50の両側に近接配置された回路パターン32とは、ワイヤボンディングにより設けられたボンディングワイヤ60で接続されている。更に、前記二列の回路パターン32列の他端側に位置された端側回路パターン32b同士も、ワイヤボンディングにより設けられたボンディングワイヤ60(図1参照)で接続されている。したがって、本実施形態の場合、各半導体発光素子50は直列に接続されている。
As shown in FIG. 2, the electrodes of each semiconductor
以上の装置基板30、反射層81、回路パターン32、各半導体発光素子50、接着層82、及びボンディングワイヤ60により、発光装置1の面発光源が形成されている。
The surface light source of the
リフレクタ84は、一個一個又は数個の半導体発光素子5ごとに個別に設けられるものではなく、反射層81上の全ての半導体発光素子50を包囲する単一のものであり、枠、例えば図6に示すように長方形の枠で形成されており、半導体発光素子50は前記枠で形成された凹部21内に配置されている。この凹部21は、図7に示すように、開口端面21a、底面21b、および内側面21cを有している。リフレクタ84は反射層81に接着止めされていて、その内部に複数の半導体発光素子50及び回路パターン32が収められているとともに、前記一対の給電パターン部32c、32dはリフレクタ84の外部に位置されている。
The
リフレクタ84は例えば合成樹脂で成形することができ、その内周面は反射面となっている。リフレクタ84の反射面は、AlやNi等の反射率が高い金属材料を蒸着又はメッキして形成できる他、可視光の反射率の高い白色塗料を塗布して形成することができる。あるいは、リフレクタ84の成形材料中に白色粉末を混入させてリフレクタ84自体を可視光の反射率が高い白色とすることもできる。前記白色粉末としては、酸化アルミニウム、酸化チタン、酸化マグネシウム、硫酸バリウム等の白色フイラーを用いることができる。
なお、リフレクタ84の反射面は発光装置1の照射方向に次第に開くように形成することが望ましい。
The
Note that it is desirable to form the reflecting surface of the
封止部材71は、各半導体発光素子50及びボンディングワイヤ16等を埋設するようにしてリフレクタ84の凹部21内に注入して固化されている。この封止部材71は、上記の実施形態同様に、透光性材料例えば透明シリコーン樹脂や透明ガラス等からなる。封止部材71内には黄色発光蛍光体72が混入され、封止部材71及び黄色発光蛍光体72で蛍光体層70が形成される。なお、黄色発光蛍光体72は、図示のように封止部材71中で均一に分散している。
The sealing
本実施の形態においても、半導体発光素子50から発せられる青色と黄色発光蛍光体72の黄色とが混色して白色光を形成する。但し、凹部21の深さD1を0.4〜0.8mmとしているので、ボンディングワイヤ60が開口端面21aから露出するおそれがなく、かつ角度色差が十分に低減された発光装置1を提供することができる。具体的には、本実施の形態によれば、観察角度0度を越え70度以下における角度色差(Δuv)を0.012まで低下させることができる。
Also in the present embodiment, the blue light emitted from the semiconductor
また、凹部の右方における内側面21cと、凹部21の底面を延長した面21dとの角度αを63度以上と規定し、凹部の左方における内側面21cと延長面21dとの角度を略垂直(90度)としているので、所定量以上の黄色発光蛍光体72の量を確保することができるので、色温度の調整がし易く、かつ発光効率の低下を抑制した発光装置1を提供することができる。
The angle α between the
なお、光拡散部材83には、400nm〜480nmの青色の光の透過率と、540nm〜650nmの黄色の光の透過率との差が10%以内であって、可視光の透過率が90%以上10%未満の光拡散性能を有するものを好適に使用できる。こうした光拡散部材83を用いことにより、前記青色の一次光と黄色の二次光とを光拡散部材83で混色させて、色むらが抑制された白色を得ることができる。
The
(実施例1〜4及び比較例1,2)
以下、実施例1〜4及び比較例1,2について説明する。実施例1〜4及び比較例1,2では、凹部の深さが異なる発光装置を使用して、観察角度50度,70度における波長380〜780nmの発光スペクトルをそれぞれ測定し、観察角度50度における角度色差(Δuv)と、観察角度70度における角度色差(Δuv)をそれぞれ算出した。なお、実施例1,2及び比較例1で使用した発光装置は、上記第1の実施の形態で説明した凹部内に蛍光体層が充填されているタイプのものであり、実施例3,4及び比較例2で使用した発光装置は、上記第2の実施の形態で説明した凹部上にシート状の蛍光体層が配置されているタイプのものであった。また、測定距離等の測定条件は、第1の実施の形態で説明した条件と同様であった。
(Examples 1 to 4 and Comparative Examples 1 and 2)
Hereinafter, Examples 1 to 4 and Comparative Examples 1 and 2 will be described. In Examples 1 to 4 and Comparative Examples 1 and 2, emission spectra with wavelengths of 380 to 780 nm at an observation angle of 50 degrees and 70 degrees were measured using light emitting devices having different recess depths, and an observation angle of 50 degrees. The angle color difference (Δuv) at 70 ° and the angle color difference (Δuv) at an observation angle of 70 ° were calculated. The light emitting devices used in Examples 1 and 2 and Comparative Example 1 are of the type in which the phosphor layer is filled in the recesses described in the first embodiment. The light-emitting device used in Comparative Example 2 was of a type in which a sheet-like phosphor layer was disposed on the recess described in the second embodiment. Moreover, the measurement conditions such as the measurement distance were the same as the conditions described in the first embodiment.
以下、結果について述べる。
表1に示されるように、実施例1,2の観察角度50度,70度における角度色差(Δuv)は比較例1の観察角度50度,70度における角度色差(Δuv)よりも低かった。また、表2に示されるように、実施例3,4の観察角度50度,70度における角度色差(Δuv)は比較例2の観察角度50度,70度における角度色差(Δuv)よりも低かった。これらの結果から、凹部の深さを浅くすると、角度色差が低下することが確認された。 As shown in Table 1, the angular color difference (Δuv) at the observation angles of 50 degrees and 70 degrees in Examples 1 and 2 was lower than the angular color difference (Δuv) at the observation angles of 50 degrees and 70 degrees in Comparative Example 1. Further, as shown in Table 2, the angle color difference (Δuv) at the observation angles of 50 degrees and 70 degrees in Examples 3 and 4 is lower than the angle color difference (Δuv) at the observation angles of 50 degrees and 70 degrees in Comparative Example 2. It was. From these results, it was confirmed that when the depth of the concave portion is decreased, the angular color difference is decreased.
また、実施例1〜4の観察角度50度,70度における角度色差(Δuv)は全て0.012以下であったのに対し、比較例1,2の観察角度70度における角度色差(Δuv)は0.012を超えていた。 Further, the angle color difference (Δuv) at the observation angles of 50 degrees and 70 degrees in Examples 1 to 4 were all 0.012 or less, whereas the angle color difference (Δuv) at the observation angle of 70 degrees in Comparative Examples 1 and 2 was. Was over 0.012.
(実施例5〜8及び比較例3)
以下、実施例5〜8及び比較例3について説明する。実施例5〜8及び比較例3では、凹部の内側面の角度、凹部の開口端面の直径、および凹部の底面の直径が異なる発光装置を使用して、観察角度50度,70度における波長380〜780nmの発光スペクトルをそれぞれ測定し、観察角度50度における角度色差(Δuv)と、観察角度70度における角度色差(Δuv)をそれぞれ算出した。また、効率を測定した。なお、実施例5〜8及び比較例3で使用した発光装置は、上記第1の実施の形態で説明した凹部内に蛍光体層が充填されているタイプのものであった。
(Examples 5 to 8 and Comparative Example 3)
Hereinafter, Examples 5 to 8 and Comparative Example 3 will be described. In Examples 5 to 8 and Comparative Example 3, using light emitting devices having different angles of the inner surface of the recess, the diameter of the opening end surface of the recess, and the diameter of the bottom surface of the recess, a wavelength 380 at observation angles of 50 degrees and 70 degrees is used. An emission spectrum of ˜780 nm was measured, and an angular color difference (Δuv) at an observation angle of 50 degrees and an angular color difference (Δuv) at an observation angle of 70 degrees were calculated. Efficiency was also measured. Note that the light emitting devices used in Examples 5 to 8 and Comparative Example 3 were of the type in which the phosphor layer was filled in the recesses described in the first embodiment.
以下、結果について述べる。
表3に示されるように、実施例5〜8の観察角度50度,70度における角度色差(Δuv)は全て0.012以下であったのに対し、比較例3の観察角度70度における角度色差(Δuv)は0.012を超えていた。また、実施例5〜8の効率は全て90%以上であり、比較例3の効率よりは低下しているものもあったが、全て許容範囲内にあった。 As shown in Table 3, the angle color difference (Δuv) at the observation angles of 50 degrees and 70 degrees in Examples 5 to 8 was 0.012 or less, whereas the angle at the observation angle of 70 degrees in Comparative Example 3 The color difference (Δuv) was over 0.012. Moreover, all the efficiency of Examples 5-8 was 90% or more, and although there were some which fell from the efficiency of the comparative example 3, all were in the tolerance | permissible_range.
本発明は上記実施の形態の記載内容に限定されるものではなく、構造や材質、各部材の配置等は、本発明の要旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。 The present invention is not limited to the description of the above embodiment, and the structure, material, arrangement of each member, and the like can be appropriately changed without departing from the gist of the present invention.
1…発光装置、20…基材、21…凹部、21a…開口端面、21b…底面、21c…内側面、21d…延長面、30…基板、40…フレーム部材、41…開口、50…発光ダイオードチップ、70…蛍光体層、71…透明樹脂、72…黄色発光蛍光体。
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記凹部内に配置され、青色光を発する発光素子と;
前記発光素子上に配置され、前記発光素子から発せられる青色光により励起されて黄色光を発する黄色発光蛍光体を含有した蛍光体層と;
を備え、観察角度が0度を超え70度以下における角度色差(Δuv)が0.012以下であることを特徴とする発光装置。 A substrate provided with a recess having a depth of 0.4 to 0.8 mm on the surface;
A light emitting element disposed in the recess and emitting blue light;
A phosphor layer that is disposed on the light emitting element and contains a yellow light emitting phosphor that emits yellow light when excited by blue light emitted from the light emitting element;
And an angle color difference (Δuv) at an observation angle of more than 0 degree and 70 degrees or less is 0.012 or less.
前記凹部内に配置され、青色光を発する発光素子と;
前記発光素子上に配置され、前記発光素子から発せられる青色光により励起されて黄色光を発する黄色発光蛍光体を含有した蛍光体層と;
を備え、前記凹部の底面の延長面と前記凹部の内側面とのなす角度が、63度以上90度以下であることを特徴とする発光装置。 A substrate provided with a recess having a depth of 0.4 to 0.8 mm on the surface;
A light emitting element disposed in the recess and emitting blue light;
A phosphor layer that is disposed on the light emitting element and contains a yellow light emitting phosphor that emits yellow light when excited by blue light emitted from the light emitting element;
And the angle formed by the extended surface of the bottom surface of the recess and the inner surface of the recess is 63 degrees or more and 90 degrees or less.
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