JP2008010749A - 発光装置およびその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本発明にかかる発光装置40は、光源であるLEDチップ11と、LEDチップ11の光により励起されて発光する蛍光体22を含む蛍光部20と、透光性材料で形成された透光部30と、を有する。透光部30は、蛍光部20のLEDチップ11側の面26に配置される。
【選択図】図1
Description
光源と、該光源の光により励起されて発光する蛍光体を含む蛍光部と、透光性材料で形成された透光部と、を有し、
前記透光部は、前記蛍光部の前記光源側の面に配置される。
前記透光部の厚さは、0.1mm以上1.0mm以下であることができる。
前記透光部の厚さは、0.2mm以上1.0mm以下であることができる。
前記透光部は、前記蛍光部のマトリックス材料と同じ屈折率を有することができる。
前記蛍光部のマトリックス材料及び前記透光部の透光性材料は、シリコーン系エラストマーであることができる。
前記光源は、LEDチップであり、
前記LEDチップは、樹脂成形体によって封止され、
前記蛍光部は、前記透光部を前記樹脂成形体に密着もしくは接着して配置されることができる。
前記透光部は、前記樹脂成形体と同じ屈折率を有することができる。
前記LEDチップは、350nm〜500nmの範囲に主発光ピーク波長を有することができる。
前記透光部は、前記光源側の面全体を覆うことができる。
光源と、該光源の光により励起されて発光する蛍光体を含む蛍光部と、を有する発光装置の製造方法において、
前記蛍光部の面に透光性材料からなる透光部を形成する工程と、
前記透光部が形成された面を前記光源に対向して配置する工程と、
を有する。
図1に示すように、第1の実施形態にかかる発光装置40は、LED10と、LED10を覆う蛍光部20と、透光性材料で形成された透光部30と、を有する。LED10は、光源としてのLEDチップ11と、LEDチップ11を封止する樹脂成形体14と、を有する。蛍光部20は、LEDチップ11の光により励起されて発光する蛍光体22を含む。LEDチップ11は、ベース部材12のほぼ中央に設けられたステム13上に載置されている。蛍光部20は、樹脂成形体14の外表面16に密着して被せられたキャップ状の成形体24として形成されている。樹脂成形体14は、円板状のベース部材12上に円柱状の胴部と略半球状の頂部(レンズ部)とからなり、外表面16がいわゆる砲弾型である。樹脂成形体14の材質としては、LEDチップ11からの紫外線に対して安定な性質を有するシリコーン樹脂が好ましいが、透光性の樹脂例えばアクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂などを用いることができる。
図2に示すように、第2の実施形態にかかる発光装置42は、光源としてのLEDチップ11と、LEDチップ11を封止する樹脂成形体14a、14bと、LEDチップ11の光により励起されて発光する蛍光体22を含む蛍光部20と、透光性材料で形成された透光部30と、を有している。蛍光部20は、透光部30が形成された第1の面26をLEDチップ11に対向して配置され、透光部30と樹脂成形体14aとは密着して配置されている。
図3に示すように、第3の実施形態にかかる発光装置44は、第1、第2の実施形態がいわゆる砲弾型のLEDであるのに対して、LEDチップ11を実装するパッケージが小型化、薄型化されたSMD型(Surface Mount Device:表面実装型)LED100である点で異なる。SMD型LED100は、セラミック製の基板50上にタングステン(W)等によってパターン形成された配線導体(アノードリード)52及び配線導体(カソードリード)54と、基板50と一体的に成形された例えば無機材料の焼結体からなる本体56と、を有する。本体56は、略円筒状であり、横断面円形の内壁はLEDチップ11の光が放射する方向に拡径された形状を有する側壁部58に形成されている。LEDチップ11は、本体56の底部に露出した配線導体52、54にボンディングワイヤ15によって電気的に接続され、本体56の側壁部58内に充填された透光性樹脂の樹脂成形体14によって封止されている。LEDチップ11に対向する本体56の上面には薄い円板状の蛍光部20が透光部30を樹脂成形体14の外表面16に密着して配置されている。
図4に示すように、第4の実施形態にかかる発光装置46は、樹脂成形体14の外表面16と透光部30との間に形成された空気層38を除けば、第3の実施形態と基本的に同じ構成である。また、透光部30を樹脂成形体14の外表面16と離間配置するために、本体58の周囲に側壁部58よりも高い外周壁59が形成され、外周壁59の上端に透光部30の周縁部が接着されている。
図5に示すように、第5の実施形態にかかる発光装置48は、上下に分割された樹脂成形体14a,14bの間に蛍光部20及び透光部30が形成されている点が第2の実施形態と同様であり、その他は、第3の実施形態と基本的に同様である。第5の実施形態にかかる発光装置48の製造方法は、基本的に第2の実施形態と同様であり、まず、LEDチップ11を樹脂成形体14aで封止し、樹脂成形体14aの平坦な表面16上に別途成形した透光部30が密着するように蛍光部20を配置させ、さらに蛍光部20の第2の面28の上に樹脂成形体14bを流し込んで封止することで製造される。
図6に示すように、第6の実施形態にかかる発光装置49は、筐体57の底部に配置された基板51上にモノシリックに直列接続された複数のLEDチップ11と、これら複数のLEDチップ11を封止する樹脂成形体14と、樹脂成形体14の外表面16を覆うシート状の成形体24からなる蛍光部20と、透光性材料で形成された透光部30と、を含む。蛍光部20は、複数のLEDチップ11の光により励起されて発光する蛍光体22を含む。LEDチップ11は、基板51上に例えばn型GaN層301、p型GaN層302、p電極303、n電極304を有している。隣り合うLEDチップ11は、p電極303とn電極304とをエアブリッジ配線17で接続されている。このように複数のLEDチップ11をモノリシックに形成して互いに直列接続することで、各LEDチップ11に流れる電流は同一となり、バンドギャップエネルギーに高低が生じてもフラットな発光スペクトルが得られる。
各実施例及び比較例で用いる蛍光部として、蛍光体を含む薄い円板状の成形体を試料1〜10として製作した。
まず、試料1〜9は、表1に示すように、シリコーンゴム1gに対し、赤色蛍光体LiEu0.96Sm0.04W2O8と、緑色蛍光体ZnS:Cu,Alと、青色蛍光体(Sr,Ca,Ba)5(PO4)3Cl:Eu2+と、を適量混合した後、金型内で10MPa、130℃、5分間プレス成形して表面が鏡面状の厚さ0.25(mm)の成形体24(蛍光部20)を得た。
次に、得られた成形体24の第1の面26に未硬化の液状のシリコーンゴムを様々な厚さで塗布し、130℃、5分間加熱処理して、表2に示す厚さの透光部30を形成した。
こうして透光部30が形成された成形体24を直径6mmの薄い円板状に切り出し試料1〜9とした。透光部30は、成形体24の第1の面26全体に形成されている。
なお、試料10は、第1の面26に透光部を形成せず、蛍光部20単体とし、第1の面26が鏡面状の比較例1である。
次に、図7に示すように、試料1〜10の薄い円板状の成形体24をLED10の樹脂成形体14の外表面16に密着させ、第3の実施形態のような発光装置44aを作成し、発光装置44aからの全ての発光を図示されていないが積分球及び光ファイバーを介して分光光度計60に導き入れるように各装置を配置した。LED10は、樹脂成形体14の外周を金属(銅)製の筒(ステム)70で囲ったステムタイプのLEDであり、筒(ステム)70内を樹脂成形体14で封止されている。透光部30は、樹脂成形体14の平坦な外表面16に密着した。発光装置44aを発光させて分光光度計60で色度及び輝度(Cd/m2)を測定し、その結果を表2及び図8に示した。相対輝度は、透光部が形成されていない試料10(比較例1)の輝度を100%とし、試料10(比較例1)の輝度に対する試料1〜9の相対輝度(%)を示した。LED10は、主発光ピーク波長395nmのepitex社製ステムタイプLED「L395−30T52(商品名)」を用いた。分光光度計60は、大塚電子社製超高感度瞬間マルチ測光システム「MCPD−7000(商品名)」を用いた。
11 LEDチップ
12 ベース部材
13 ステム
14 樹脂成形体
15 ボンディングワイヤ
16 外表面
17 エアブリッジ配線
20 蛍光部
22 蛍光体
24 成形体
26 第1の面
28 第2の面
30 透光部
38 空気層
40 発光装置(第1の実施形態)
42 発光装置(第2の実施形態)
44 発光装置(第3の実施形態)
46 発光装置(第4の実施形態)
48 発光装置(第5の実施形態)
49 発光装置(第6の実施形態)
50 セラミック基板
51 基板
52 配線導体(アノードリード)
54 配線導体(カソードリード)
56 本体
57 筐体
57a 開口部
58 側壁部
60 分光光度計
100 SMD型LED
301 n型GaN層
302 p型GaN層
303 p電極
304 n電極
Claims (10)
- 光源と、該光源の光により励起されて発光する蛍光体を含む蛍光部と、透光性材料で形成された透光部と、を有し、
前記透光部は、前記蛍光部の前記光源側の面に配置された発光装置。 - 請求項1において、
前記透光部の厚さは、0.1mm以上1.0mm以下である発光装置。 - 請求項1または2において、
前記透光部の厚さは、0.2mm以上1.0mm以下である発光装置。 - 請求項1〜3のいずれかにおいて、
前記透光部は、前記蛍光部のマトリックス材料と同じ屈折率を有する発光装置。 - 請求項4において、
前記蛍光部のマトリックス材料及び前記透光部の透光性材料は、シリコーン系エラストマーである発光装置。 - 請求項1〜5のいずれかにおいて、
前記光源は、LEDチップであり、
前記LEDチップは、樹脂成形体によって封止され、
前記蛍光部は、前記透光部を前記樹脂成形体に密着もしくは接着して配置された発光装置。 - 請求項6において、
前記透光部は、前記樹脂成形体と同じ屈折率を有する発光装置。 - 請求項6または7において、
前記LEDチップは、350nm〜500nmの範囲に主発光ピーク波長を有する発光装置。 - 請求項1〜8のいずれかにおいて、
前記透光部は、前記光源側の面全体を覆う発光装置。 - 光源と、該光源の光により励起されて発光する蛍光体を含む蛍光部と、を有する発光装置の製造方法において、
前記蛍光部の面に透光性材料からなる透光部を形成する工程と、
前記透光部が形成された面を前記光源に対向して配置する工程と、
を有する発光装置の製造方法。
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