JP2008124168A - Semiconductor light emitting device - Google Patents

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敏昌 糸岡
Tadaaki Ikeda
忠昭 池田
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To solve the problem that semiconductor light emitting elements have a short emission wavelength and some of them emit light in an ultraviolet range and ultraviolet light, when used for illuminating an object, deteriorates the illuminated object. <P>SOLUTION: When a semiconductor light emitting element which emits light in a short wavelength range is used, an ultraviolet light reflection layer is formed on the emission face of the semiconductor light emitting device. When ultraviolet light emitted from the semiconductor light emitting element is used as visible light, a visible light reflection layer is formed closer to the element than to a phosphor layer. When the light emitted from the semiconductor light emitting element is converted into a red-color wavelength region, infrared light is sometimes generated. To cope with this, an infrared light converting phosphor layer is formed outside the ultraviolet light reflection layer. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、半導体発光装置とその製造方法に関わる。より具体的には、紫外線(以下「UV光」という。)の放射を低減した半導体発光装置に関する。   The present invention relates to a semiconductor light emitting device and a manufacturing method thereof. More specifically, the present invention relates to a semiconductor light emitting device in which radiation of ultraviolet rays (hereinafter referred to as “UV light”) is reduced.

半導体発光装置は、消費電力を小さくすることができるため、照明用途への実用化が期待されている。現在では、消費電力あたりの光束が、白熱電球より効率のよい半導体発光装置が実用化されつつある。半導体発光素子では、青色の発光が実現された後、さらに発光波長が短いUV光領域の光を発光する半導体発光装置(以下UVLEDという。)が開発されている。また、青色やその他の色を発光する半導体発光装置にも半導体発光素子の発光にUV光領域の光が含まれている場合がある。   Since the semiconductor light emitting device can reduce power consumption, it is expected to be put to practical use for illumination. Currently, semiconductor light-emitting devices are being put into practical use in which the luminous flux per power consumption is more efficient than incandescent bulbs. As a semiconductor light emitting element, a semiconductor light emitting device (hereinafter referred to as UVLED) that emits light in the UV light region having a shorter emission wavelength after blue light emission has been realized has been developed. In addition, semiconductor light emitting devices that emit blue or other colors may include light in the UV light region in the light emission of the semiconductor light emitting element.

これら半導体発光装置から放出されるUV光は、それを意図して利用する場合はともかく、知らずに利用すると被照明体に思わぬ弊害が生じる場合がある。すなわち、UV光は放射エネルギーが高いため、例えば美術品の照明に長く使用すると、色落ちなどが発生する場合もある。   The UV light emitted from these semiconductor light emitting devices may cause an unexpected harmful effect on the object to be illuminated if used without knowing it. That is, since UV light has high radiant energy, for example, when it is used for a long time for illumination of a work of art, color fading may occur.

また、被照明体だけでなく、半導体発光装置自体にもUV光は悪影響を及ぼす。すなわち、半導体発光素子に蛍光体などを分散した樹脂を用いた場合、その樹脂が黄変を起こし劣化する場合がある。また、半導体発光装置に対して外部から入るUV光は、半導体発光装置に用いる樹脂などを劣化させ、黄変を起こす場合もある。   In addition, UV light adversely affects not only the object to be illuminated but also the semiconductor light emitting device itself. That is, when a resin in which a phosphor or the like is dispersed is used for the semiconductor light emitting element, the resin may be yellowed and deteriorated. Further, UV light entering the semiconductor light-emitting device from the outside may deteriorate the resin used in the semiconductor light-emitting device and cause yellowing.

従って、半導体発光装置にとっては、UV光を放射しない、またUV光を装置内に入れないことは、重要な性能の1つになる。   Therefore, for a semiconductor light emitting device, not emitting UV light and not putting UV light into the device is one of the important performances.

これまでの報告では、半導体発光素子の周囲を、蛍光体とUV光反射材を分散させた樹脂で覆い、UV光の放射を低減する発明があった(特許文献1)。
特開2004−528714号公報
In previous reports, there has been an invention in which the periphery of a semiconductor light emitting element is covered with a resin in which a phosphor and a UV light reflecting material are dispersed to reduce the emission of UV light (Patent Document 1).
JP 2004-528714 A

半導体発光装置を照明で使う場合は、UV光は有効でないばかりか、エネルギーが大きすぎるという課題があった。一方これは、低電力で高いエネルギー光を放出することのできる半導体発光素子を効果的に利用できていないという課題ともいえる。従って、本発明は、半導体発光素子の発生するUV光を半導体発光装置から外部に放出しないというだけでなく、UV光をより有効に可視光として利用できるようにする目的で想到されたものである。   When the semiconductor light emitting device is used for illumination, there is a problem that not only UV light is not effective but also energy is too large. On the other hand, this can be said to be a problem that a semiconductor light emitting device capable of emitting high energy light with low power cannot be effectively used. Therefore, the present invention has been conceived for the purpose of not only emitting UV light generated by a semiconductor light-emitting element to the outside from the semiconductor light-emitting device but also enabling more effective use of UV light as visible light. .

上記課題を解決するために、本発明は半導体発光装置の光放出面にUV光反射層を設け、なおかつ半導体発光素子から光放出面にいたるまでの各層で可視光の屈折率を徐々に小さくする。   In order to solve the above problems, the present invention provides a UV light reflection layer on a light emitting surface of a semiconductor light emitting device, and gradually reduces the refractive index of visible light in each layer from the semiconductor light emitting element to the light emitting surface. .

また、本発明は、さらに最初の蛍光体層の内側に可視光反射層を設ける。また、本発明は、UV光反射層の外側に赤外線(以下「IR光」という。)を可視光に変換するIR光変換蛍光体層を設ける。   In the present invention, a visible light reflecting layer is further provided inside the first phosphor layer. In the present invention, an IR light converting phosphor layer for converting infrared light (hereinafter referred to as “IR light”) into visible light is provided outside the UV light reflecting layer.

本発明は、光放出面にUV光反射層を設けるので、半導体発光装置からUV光が放出されにくい構成にでき、可視光の屈折率を半導体発光素子から光放出面に向かって徐々に小さくなるようにしたので、各層間での全反射が起こりにくく、光取出し効率も向上する。   In the present invention, since the UV light reflecting layer is provided on the light emitting surface, it is possible to make it difficult to emit UV light from the semiconductor light emitting device, and the refractive index of visible light gradually decreases from the semiconductor light emitting element toward the light emitting surface. As a result, total reflection between the layers hardly occurs and the light extraction efficiency is improved.

また、本発明は最初の蛍光体層の内側に可視光反射層を設けたので、蛍光体層で可視光に変換された光が半導体発光素子側に戻ってこず、光の利用効率が向上する。   Further, in the present invention, since the visible light reflecting layer is provided inside the first phosphor layer, the light converted into visible light by the phosphor layer does not return to the semiconductor light emitting element side, and the light utilization efficiency is improved. .

また、本発明は最初のUV光反射層の外側にIR光変換蛍光体層を設けるので、UV光反射層の内側で可視光に変換された光が、IR光領域まで波長変換された場合に、そのIR光領域の光も可視光まで戻す事ができ、光の可視光領域内での利用効率が向上する。   In addition, since the present invention provides an IR light converting phosphor layer outside the first UV light reflecting layer, the light converted into visible light inside the UV light reflecting layer is wavelength-converted to the IR light region. The light in the IR light region can be returned to visible light, and the utilization efficiency of light in the visible light region is improved.

(実施の形態1)
図1に本発明の半導体発光装置10の構成を示す。本発明の半導体発光装置10は、カップ9と、半導体発光素子20、蛍光体層40、UV光反射層60を含む。
(Embodiment 1)
FIG. 1 shows a configuration of a semiconductor light emitting device 10 of the present invention. The semiconductor light emitting device 10 of the present invention includes a cup 9, a semiconductor light emitting element 20, a phosphor layer 40, and a UV light reflecting layer 60.

<半導体発光素子>
半導体発光素子20は、UV光領域の波長を含む光を発光する半導体発光素子である。例えば、UV光領域の波長を含む青色を発光する半導体発光素子は、GaN系の半導体発光素子がある。より具体的には、GaNの基板上にGaNのn型層、InGaNの活性層及びGaNのp型層をこの順で積層し、n型層およびp型層に電極を配したものである。
<Semiconductor light emitting device>
The semiconductor light emitting element 20 is a semiconductor light emitting element that emits light including a wavelength in the UV light region. For example, a semiconductor light emitting device that emits blue light having a wavelength in the UV light region includes a GaN-based semiconductor light emitting device. More specifically, a GaN n-type layer, an InGaN active layer, and a GaN p-type layer are laminated in this order on a GaN substrate, and electrodes are arranged on the n-type layer and the p-type layer.

また、上記の例に限定されるものではなく、例えば、素子基板としては、SiCを用いても良いし、絶縁性のサファイアを用いても良い。また例えば、n型層やp型層としては、AlGaNやInGaNを用いてもよいし、n型層と、素子基板との間に、GaNやInGaNで構成したバッファ層を用いることも可能である。また、例えば、活性層は、InGaNとGaNが交互に積層した多層構造(量子井戸構造)としてもよい。   Moreover, it is not limited to said example, For example, as an element substrate, SiC may be used and insulating sapphire may be used. Further, for example, as the n-type layer and the p-type layer, AlGaN or InGaN may be used, and a buffer layer made of GaN or InGaN may be used between the n-type layer and the element substrate. . For example, the active layer may have a multilayer structure (quantum well structure) in which InGaN and GaN are alternately stacked.

また、近UV光の発光素子としては、酸化亜鉛(ZnO)や硫化亜鉛(ZnS)、窒化アルミニウム(AlN)を用いることができる。さらに近年では人工ダイヤモンドによってUV光を発光する半導体発光素子も開発されており、本発明に用いる事ができる。なお、Gaはガリウム、Nは窒素、Inはインジウム、Siはシリコン、Cは炭素、Alはアルミニウムを表す。   As the near-UV light-emitting element, zinc oxide (ZnO), zinc sulfide (ZnS), or aluminum nitride (AlN) can be used. Furthermore, in recent years, a semiconductor light emitting device that emits UV light using artificial diamond has been developed and can be used in the present invention. Note that Ga represents gallium, N represents nitrogen, In represents indium, Si represents silicon, C represents carbon, and Al represents aluminum.

<電極>
半導体発光素子には、電極が施され、半導体発光装置10の外部から電流が供給される。電極は、ワイヤーボンディングや、バンプといった従来から知られている手段を用いることができる。本発明では特に限定しない。また、図でも省略した。
<Electrode>
An electrode is applied to the semiconductor light emitting element, and current is supplied from the outside of the semiconductor light emitting device 10. Conventionally known means such as wire bonding and bumps can be used for the electrodes. The present invention is not particularly limited. Also omitted in the figure.

<カップ>
カップ9はハウジングとも呼ばれる。初めからカップ状のものでもよいし、側面部8を底部7に接着するなどして作製してもよい。また、側面部の高さの浅いカップに半導体発光素子を配し、砲弾型に樹脂等で封止してもよい。さらに、側面は高さがゼロであってもよい。この場合は、底部7に半導体発光素子が樹脂などで封止されているだけの外形となる。
<Cup>
The cup 9 is also called a housing. A cup shape may be used from the beginning, or the side surface portion 8 may be bonded to the bottom portion 7 or the like. Further, a semiconductor light emitting element may be disposed in a cup having a shallow side surface portion and sealed in a shell type with a resin or the like. Further, the side surface may have a height of zero. In this case, the outer shape is such that the semiconductor light emitting element is sealed at the bottom 7 with resin or the like.

カップの材質は樹脂やアルミといった材料を用いる。内面の反射率を高くした方が半導体発光装置10自体の発光量を多くすることが出来る。   The material of the cup is a material such as resin or aluminum. Increasing the reflectance of the inner surface can increase the light emission amount of the semiconductor light emitting device 10 itself.

<蛍光体層>
蛍光体層40は、半導体発光素子20からの発光波長を可視光に変換する蛍光体を樹脂やガラスといった媒体に分散させた層である。例えば、半導体発光装置10自体の発光色を白色にする場合は、半導体発光素子20からの青色の光を受けて、黄色に波長を変換し放出する材料を含んでいればよい。このような材料としては、希土類ドープ窒化物系、または、希土類ドープ酸化物系の蛍光体が好ましい。
<Phosphor layer>
The phosphor layer 40 is a layer in which a phosphor that converts the emission wavelength from the semiconductor light emitting element 20 into visible light is dispersed in a medium such as resin or glass. For example, when the emission color of the semiconductor light emitting device 10 itself is white, the semiconductor light emitting device 10 only needs to include a material that receives blue light from the semiconductor light emitting element 20 and converts the wavelength to yellow and emits it. As such a material, a rare-earth-doped nitride-based or rare-earth-doped oxide-based phosphor is preferable.

より具体的には、希土類ドープアルカリ土類金属硫化物希土類ドープガーネットの(Y・Sm)3(Al・Ga)512:Ceや(Y0.39Gd0.57Ce0.03Sm0.013Al512、希土類ドープアルカリ土類金属オルソ珪酸塩、希土類ドープチオガレート、希土類ドープアルミン酸塩等を好適に用いることができる。また、珪酸塩蛍光体(Sr1-a1-b2-xBaa1Cab2Eux)2SiO4やアルファサイアロン(α−sialon:Eu)Mx(Si,Al)12(O,N)16を黄色発光の蛍光体として用いても良い。 More specifically, (Y · Sm) 3 (Al · Ga) 5 O 12 : Ce or (Y 0.39 Gd 0.57 Ce 0.03 Sm 0.01 ) 3 Al 5 O 12 of the rare earth doped alkaline earth metal sulfide rare earth doped garnet. Rare earth doped alkaline earth metal orthosilicate, rare earth doped thiogallate, rare earth doped aluminate and the like can be suitably used. Further, silicate phosphor (Sr 1-a1-b2- x Ba a1 Ca b2 Eu x) 2SiO 4 or alpha sialon (α-sialon: Eu) Mx (Si, Al) 12 (O, N) 16 yellow emission It may be used as a phosphor.

なお、UV光から可視光への変換蛍光体としては、青色蛍光体としてSCA(Sr,Ca,Ba,Mg)10(PO4612:EuやBAM(Ba,Mg)Al1017:Euがある。また、赤色蛍光体としてはカズン(CaAlSiN3:Eu)、緑色蛍光体としては、ベータサイアロン(β−sialon:Eu)Si6-zAlzz8-zなどがある。なお、これはβ型窒化珪素結晶にアルミニウムと酸素が固溶した結晶であり、zは固溶量を表す。これら青色蛍光体、赤色蛍光体、緑色蛍光体を組み合わせて用いて白色の発光色を得ることができる。 In addition, as a fluorescent substance converted from UV light to visible light, SCA (Sr, Ca, Ba, Mg) 10 (PO 4 ) 6 C 12 : Eu or BAM (Ba, Mg) Al 10 O 17 is used as a blue fluorescent substance. : There is Eu. As red phosphors, there are casun (CaAlSiN 3 : Eu), and as green phosphors there are β-sialon (Eu) Si 6-z Al z O z N 8-z . This is a crystal in which aluminum and oxygen are dissolved in β-type silicon nitride crystal, and z represents the amount of the solid solution. A white luminescent color can be obtained by combining these blue phosphor, red phosphor, and green phosphor.

また、Yはイットリウム、Gdはガドリウム、Smはサマリウム、Ceはセリウム、Srはストロンチウム、Baはバリウム、Caはカルシウム、Euはユウロピウム、Mgはマグネシウム、Pは燐を表す。   Y represents yttrium, Gd represents gadolinium, Sm represents samarium, Ce represents cerium, Sr represents strontium, Ba represents barium, Ca represents calcium, Eu represents europium, Mg represents magnesium, and P represents phosphorus.

<UV光反射層>
UV光反射層60は、UV光を反射する層であり、蛍光体層40の外側に配置される。なお、本明細書において、「外側」は、半導体発光素子20から遠くなる方向をいう。例えば図1においては、図面の上方向が「外側」にあたる。半導体発光素子20が発したUV光はこの層で反射され、カップ内に戻される。この層の存在によって、半導体発光装置10からのUV光の放出はゼロ若しくは極めて小さくなる。
<UV light reflection layer>
The UV light reflection layer 60 is a layer that reflects UV light, and is disposed outside the phosphor layer 40. In the present specification, “outside” refers to a direction away from the semiconductor light emitting element 20. For example, in FIG. 1, the upper direction of the drawing corresponds to “outer side”. The UV light emitted from the semiconductor light emitting device 20 is reflected by this layer and returned to the cup. Due to the presence of this layer, the emission of UV light from the semiconductor light emitting device 10 is zero or very small.

UV光反射層としては、ガラスや樹脂に微小粒径の酸化チタン(TiO2)や酸化亜鉛(ZnO)といったUV光反射材を媒体に分散させた層を用いる。これらの粒径は、数十nm以下の粒径であるのが望ましい。 As the UV light reflection layer, a layer in which a UV light reflection material such as titanium oxide (TiO 2 ) or zinc oxide (ZnO) having a small particle diameter is dispersed in a medium is used. These particle diameters are desirably several tens of nm or less.

また、UV光反射層には、数十ナノメートル程度の大きさの気泡を含ませてもよいし、UV光反射層をDBR多層膜で構成してもよい。   The UV light reflection layer may contain bubbles having a size of about several tens of nanometers, and the UV light reflection layer may be formed of a DBR multilayer film.

<媒体>
蛍光体層40とUV光反射層60には、樹脂もしくはガラスなどの媒体を用いることができる。樹脂としては、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂及びフッ素樹脂を主成分とする樹脂が好適である。特に非シリコーン樹脂としては、シロキサン系の樹脂やポリオレフィン、シリコーン・エポキシハイブリッド樹脂などが好適である。ガラスとしては、ゾルゲル法で作製できるガラスがよい。作製時に比較的低温での硬化処理が可能であり、蛍光体等の粒子を分散するのも容易だからである。
<Medium>
A medium such as a resin or glass can be used for the phosphor layer 40 and the UV light reflection layer 60. As the resin, a resin mainly composed of a silicone resin, an epoxy resin, and a fluororesin is preferable. In particular, as the non-silicone resin, a siloxane-based resin, a polyolefin, a silicone / epoxy hybrid resin, or the like is preferable. As the glass, glass that can be produced by a sol-gel method is preferable. This is because a curing process at a relatively low temperature is possible at the time of production, and it is easy to disperse particles such as phosphors.

このガラスをより具体的に説明すると、有機金属化合物の一種である金属アルコキシドを出発物質とし、その溶液を加水分解、縮重合させゾルを形成した後、空気中の水分などによって更に反応を進めてゲル化させ、得られる固体の金属酸化物である。   This glass will be described more specifically. A metal alkoxide, which is a kind of organometallic compound, is used as a starting material, and the solution is hydrolyzed and subjected to condensation polymerization to form a sol, which is further reacted by moisture in the air. It is a solid metal oxide obtained by gelation.

例えば、珪素の金属アルコキシドであるテトラエトキシシラン(Si(OC254)でシリカガラスを作る場合、テトラエトキシシランをアルコール等の溶媒に溶解し、酸や塩基などの触媒と少量の水を加えて十分に混合することにより下記の反応式に従い液状のポリシロキサン・ゾルが形成される。 For example, when making silica glass with tetraethoxysilane (Si (OC 2 H 5 ) 4 ), which is a metal alkoxide of silicon, tetraethoxysilane is dissolved in a solvent such as alcohol, and a catalyst such as acid or base and a small amount of water. Is added and mixed sufficiently to form a liquid polysiloxane sol according to the following reaction formula.

加水分解反応:Si(OC254+4H2O→Si(OH)4+4C25OH
脱水縮合反応:nSi(OH)4→[SiO2n+2nH2
このようなシリカガラスは耐湿性、耐候性を備えており、半導体発光装置としては好適な材料である。なお、媒体にUV光反射材若しくは蛍光体を分散させた状態のものを充填材と呼ぶ。
Hydrolysis reaction: Si (OC 2 H 5 ) 4 + 4H 2 O → Si (OH) 4 + 4C 2 H 5 OH
Dehydration condensation reaction: nSi (OH) 4 → [SiO 2 ] n + 2nH 2 O
Such silica glass has moisture resistance and weather resistance, and is a suitable material for a semiconductor light emitting device. A material in which a UV light reflecting material or phosphor is dispersed in a medium is called a filler.

<屈折率>
蛍光体層40とUV光反射層60の可視光領域での屈折率は、各層に分散させる粒子の濃度で調整することができ、これらの屈折率の関係を所定の関係にすることによって、半導体発光装置10の光取出し効率が向上する。すなわち、半導体発光素子の屈折率をn20とし、蛍光体層40の屈折率をn40とし、UV光反射層60の屈折率をn60とすると、n20>n40>n60とする。なお、不等号はそれぞれ等しい場合を含むものとする。
<Refractive index>
The refractive index in the visible light region of the phosphor layer 40 and the UV light reflecting layer 60 can be adjusted by the concentration of particles dispersed in each layer, and by making the relationship between these refractive indexes a predetermined relationship, the semiconductor The light extraction efficiency of the light emitting device 10 is improved. That is, if the refractive index of the semiconductor light emitting element is n 20 , the refractive index of the phosphor layer 40 is n 40, and the refractive index of the UV light reflecting layer 60 is n 60 , then n 20 > n 40 > n 60 . Note that the inequality sign includes the case where each is equal.

このように各層の屈折率を調整することで、半導体発光素子と蛍光体層、蛍光体層とUV光反射層の界面での全反射による光取出し効率の低下を防ぐ事ができ、高効率の半導体発光装置を得ることができる。なお、これらの屈折率は可視光の領域での屈折率である。屈折率を調整するための具体的な材料は、数十ナノメートル以下の粒径を有する酸化チタン(TiO2)や酸化亜鉛(ZnO)があげられる。これらの材料は、UV光から比較すると長波長である可視光に対しては透明で、含有濃度に応じた屈折率を与える一方、UV光領域の光に対しては拡散し反射するように働く。つまり、UV光反射層を構成する材料でもある。 By adjusting the refractive index of each layer in this way, it is possible to prevent a decrease in light extraction efficiency due to total reflection at the interface between the semiconductor light emitting element and the phosphor layer, and between the phosphor layer and the UV light reflecting layer, and high efficiency. A semiconductor light emitting device can be obtained. These refractive indexes are refractive indexes in the visible light region. Specific materials for adjusting the refractive index include titanium oxide (TiO 2 ) and zinc oxide (ZnO) having a particle size of several tens of nanometers or less. These materials are transparent to visible light having a long wavelength when compared with UV light, and provide a refractive index corresponding to the concentration of content, while working to diffuse and reflect light in the UV light region. . That is, it is also a material constituting the UV light reflection layer.

<全反射防止処理>
光取出し効果を向上させるために、蛍光体層40とUV光反射層60の間に全反射防止処理を行なっても良い。全反射防止処理とは、蛍光体層40とUV光反射層60との界面に使用する光の波長程度の大きさの凹凸を施す処理である。このような処理を施された界面では、鏡面状態で生じる全反射が起こりにくく、入射側から出射側へより多くの光を通過させることができる。微小な凹凸は、例えばナノインプリント技術を用いて形成することができる。
<Total reflection prevention treatment>
In order to improve the light extraction effect, a total antireflection treatment may be performed between the phosphor layer 40 and the UV light reflection layer 60. The total antireflection treatment is a treatment for forming irregularities having a size of about the wavelength of light used at the interface between the phosphor layer 40 and the UV light reflection layer 60. At the interface subjected to such treatment, total reflection that occurs in a mirror state is unlikely to occur, and more light can pass from the incident side to the emission side. The minute irregularities can be formed using, for example, a nanoimprint technique.

具体的には次のようにして作製する。まず、カップの中に半導体発光素子を配置し、電極の接続処置を行なった後、蛍光体を媒体に分散した充填材を流し込み、蛍光体層40とする。蛍光体層40が硬化した後に、微小な凹凸を施した金型を蛍光体層40の表面に押し付け、微小凹凸を形成する。その後、UV光反射層60となる充填材を流し込む。UV光反射層60の硬化後、表面を研磨したり、UV光反射層60に、レンズなどの外付け部品を接着してもよい。   Specifically, it is produced as follows. First, a semiconductor light emitting element is disposed in a cup, and after connecting electrodes, a filler in which a phosphor is dispersed in a medium is poured into the phosphor layer 40. After the phosphor layer 40 is cured, a mold having minute irregularities is pressed against the surface of the phosphor layer 40 to form minute irregularities. Thereafter, a filler that becomes the UV light reflection layer 60 is poured. After the UV light reflecting layer 60 is cured, the surface may be polished, or an external component such as a lens may be bonded to the UV light reflecting layer 60.

なお、微小な凹凸を形成するのはこの方法に限定されず、蛍光体層40を形成した後に、ウエットエッチングといった化学処理を行なったり、イオンミリングといったドライエッチングの手法を用いることもできる。すなわち、微小凹凸は制御された均一の大きさである必要はなく、分布を有する平均的な大きさを有する凹凸の集合であってよい。   The formation of minute irregularities is not limited to this method, and a chemical treatment such as wet etching may be performed after the phosphor layer 40 is formed, or a dry etching technique such as ion milling may be used. That is, the minute unevenness does not have to be a uniform size controlled, and may be a set of unevenness having an average size having a distribution.

本実施の形態の半導体発光装置10は、外側にUV光反射層60を有しているので、放出するUV光を非常に少なくすることができ、また、UV光反射層60の屈折率を蛍光体層40の屈折率より小さくするので、可視光の光取出し効果は高くできる。   Since the semiconductor light emitting device 10 of the present embodiment has the UV light reflection layer 60 on the outside, the UV light to be emitted can be extremely reduced, and the refractive index of the UV light reflection layer 60 can be made fluorescent. Since it is smaller than the refractive index of the body layer 40, the light extraction effect of visible light can be enhanced.

なお、本明細書を通じて、UV光反射層や蛍光体層には適宜、帯電防止剤、結晶核剤、無機粒子、有機粒子、減粘剤、熱安定剤、滑剤、IR光吸収剤、UV光吸収剤などが添加されても良い。なお、本明細書のそれぞれの実施の形態で示した構成は、他の実施の形態に適宜そのまま適用してよい。   Throughout this specification, the UV light reflecting layer and the phosphor layer are appropriately used for an antistatic agent, a crystal nucleating agent, inorganic particles, organic particles, a thinning agent, a heat stabilizer, a lubricant, an IR light absorber, UV light, and the like. An absorbent or the like may be added. Note that the structure described in each embodiment of the present specification may be applied to other embodiments as they are.

(実施の形態2)
図2に本実施の形態の半導体発光装置11の構成を示す。本実施の形態は、実施の形態1の蛍光体層40を複数の蛍光体を用いた層構造とする。図では3層の構造の場合を説明する。蛍光体層40は、第1蛍光体部45と第2蛍光体部46と第3蛍光体部47の3層からなる。第1蛍光体部は、UV光を青色に変換する蛍光体からなり、第2蛍光体部は青色を緑に変換する蛍光体、第3蛍光体部は緑を赤に変換する蛍光体からなる半導体発光素子20は、UV光から青色の領域の波長を発光する半導体発光素子を用いる。
(Embodiment 2)
FIG. 2 shows a configuration of the semiconductor light emitting device 11 of the present embodiment. In the present embodiment, the phosphor layer 40 of the first embodiment has a layer structure using a plurality of phosphors. In the figure, the case of a three-layer structure will be described. The phosphor layer 40 includes three layers of a first phosphor part 45, a second phosphor part 46, and a third phosphor part 47. The first phosphor portion is made of a phosphor that converts UV light into blue, the second phosphor portion is made of a phosphor that converts blue into green, and the third phosphor portion is made of a phosphor that converts green into red. The semiconductor light emitting element 20 uses a semiconductor light emitting element that emits a wavelength in a blue region from UV light.

このような構成にすると、半導体発光素子からの光のうちUV光は第1蛍光体部で青色に変換され、次に第1蛍光体部で変換された青色と、半導体発光素子が発した青色の光が、第2発光体部で緑に変換され、その緑の光が第3蛍光体部で赤色に変換される。このような変換過程は、青から一気に赤に変換するのではなく、青、緑、赤と小さな波長変換過程を経るので、変換効率がよい。   With this configuration, the UV light in the light from the semiconductor light emitting element is converted into blue by the first phosphor part, and then the blue color converted by the first phosphor part and the blue light emitted by the semiconductor light emitting element. Is converted to green by the second light emitter, and the green light is converted to red by the third phosphor. Such a conversion process does not convert from blue to red at a stretch, but passes through small wavelength conversion processes of blue, green, and red, so that the conversion efficiency is good.

上記のようにすることでRGBの光を発色させることができ、全体として白色の光を発生させる事が出来る。また、これらの蛍光体は、UV光から赤、UV光から緑、UV光から青に変換する蛍光体をこの順に積層してもよい。なお、ここでは、3つの蛍光体部からの構成を示したが、蛍光体部は複数であればよく、3層に限定するものではない。   By doing so, RGB light can be developed, and white light as a whole can be generated. In addition, these phosphors may be laminated in this order with phosphors that convert UV light to red, UV light to green, and UV light to blue. In addition, although the structure from three fluorescent substance parts was shown here, the fluorescent substance part should just be plural, and is not limited to three layers.

本実施の形態では、それぞれの発光体部を構成する蛍光体を半導体発光素子を配したカップに順次流し込むことで作製する。それぞれの発光体部は、発光体を揮発性の溶剤中に分散させたものを流し込む。前の発光体部の溶剤が飛んだ後で次の発光体部を流し込むのがよい。   In the present embodiment, the phosphors constituting the respective light emitter portions are produced by sequentially pouring into a cup provided with semiconductor light emitting elements. Each luminous body portion is poured with a phosphor dispersed in a volatile solvent. It is preferable that the next light emitter is poured after the solvent of the previous light emitter is blown off.

このようにして、積層した発光体部の上から封止用の樹脂若しくはガラスを流し込み固定する。UV光反射層はその後、実施の形態1と同じように作製する。なお、封止用として流し込むガラスに屈折率を調整するための微小粒を含有させ、n20>n40>n60とすることで、光取出し効率が向上する。なお、不等号はそれぞれ等しい場合を含むものとする。また、蛍光体層40とUV光反射層60の界面に全反射防止処理を行なってもよい。 In this way, sealing resin or glass is poured and fixed from above the laminated light-emitting portion. Thereafter, the UV light reflection layer is produced in the same manner as in the first embodiment. In addition, the light extraction efficiency improves by making the glass poured for sealing contain fine particles for adjusting the refractive index and satisfying n 20 > n 40 > n 60 . Note that the inequality sign includes the case where each is equal. Further, a total reflection preventing process may be performed on the interface between the phosphor layer 40 and the UV light reflection layer 60.

(実施の形態3)
図3に本実施の形態の半導体発光装置12の構成を示す。カップ9、半導体発光素子20は実施の形態1と同じである。本実施の形態では、蛍光体層42は、予めガラス等の媒体中に蛍光体を分散したものをガラスプレート状(以後「板状」という)に作製したものを用いる。UV光反射層60は蛍光体層42の上面に塗布して作製しておく。
(Embodiment 3)
FIG. 3 shows the configuration of the semiconductor light emitting device 12 of the present embodiment. The cup 9 and the semiconductor light emitting element 20 are the same as those in the first embodiment. In the present embodiment, the phosphor layer 42 is prepared by previously dispersing a phosphor in a medium such as glass into a glass plate shape (hereinafter referred to as “plate shape”). The UV light reflection layer 60 is prepared by coating on the upper surface of the phosphor layer 42.

すなわち、蛍光体層42とUV光反射層60が一体として作製される。このようにすることで、蛍光体層42とUV光反射層60の作製時の誤差を均一にすることができる。なお、蛍光体層42とUV光反射層60の屈折率の関係は実施の形態1の蛍光体層40とUV光反射層60の関係と同じである。   That is, the phosphor layer 42 and the UV light reflection layer 60 are produced as a unit. By doing in this way, the error at the time of preparation of the fluorescent substance layer 42 and the UV light reflection layer 60 can be made uniform. The relationship between the refractive indexes of the phosphor layer 42 and the UV light reflecting layer 60 is the same as the relationship between the phosphor layer 40 and the UV light reflecting layer 60 in the first embodiment.

図4には、蛍光体層42を実施の形態2で示した複数の蛍光体部から構成する場合を示す。このような蛍光体層42を作製するには、薄いガラス基板43上に第1蛍光体部から第3蛍光体部までを順次積層させる。これは、溶媒中に分散した蛍光体をガラス基板43上にスプレーなどで塗布すればよい。また、水などの表面張力の大きな液体の表面に蛍光体を浮かせて、それをガラス基板43ですくいとってもよい。   FIG. 4 shows a case where the phosphor layer 42 is composed of a plurality of phosphor parts shown in the second embodiment. In order to produce such a phosphor layer 42, a first phosphor part to a third phosphor part are sequentially laminated on a thin glass substrate 43. This may be achieved by applying a phosphor dispersed in a solvent onto the glass substrate 43 by spraying or the like. Alternatively, the phosphor may be floated on the surface of a liquid having a large surface tension such as water and the glass substrate 43 may be used to rinse the phosphor.

カップ9中の空間70は、中空であってもよいし、樹脂若しくはガラスを用いても良い。樹脂やガラスを用いた場合は、中に屈折率を制御する微小材料を入れて屈折率を調整するのがよい。   The space 70 in the cup 9 may be hollow, or resin or glass may be used. When resin or glass is used, it is preferable to adjust the refractive index by inserting a fine material for controlling the refractive index.

この場合は、充填する材料の屈折率をn70とし、板状の蛍光体層の屈折率をn42とし、ガラス基板の屈折率をn43とし、UV光反射層の屈折率をn60とすると、n20>n70>n43>n42>n60とする。なお、不等号には等しい場合を含む。 In this case, the refractive index of the filling material is n 70 , the refractive index of the plate-like phosphor layer is n 42 , the refractive index of the glass substrate is n 43, and the refractive index of the UV light reflecting layer is n 60 . Then, the n 20> n 70> n 43 > n 42> n 60. The inequality sign includes the case where it is equal.

また、カップ9の内面には、数マイクロメートルから数十マイクロメートル程度の粒径のガラス玉72を配置してもよい。このようなガラス玉を敷き詰めることで、カップ内壁や、底面で吸収されるUV光や可視光を反射させることができる。   Further, a glass ball 72 having a particle diameter of about several micrometers to several tens of micrometers may be disposed on the inner surface of the cup 9. By spreading such glass balls, it is possible to reflect UV light and visible light absorbed by the inner wall and bottom surface of the cup.

このガラス玉は、溶剤中にガラス玉を混ぜたものを、半導体発光素子を配し、電極処理を行なった後のカップに入れることで底部や側面部に敷く。ガラス玉の層の厚みは溶剤中に混ぜる濃度で決める。溶剤は、揮発性があり、表面張力の少ない、アセトン、アルコールといった有機溶媒が好適である。   This glass ball is laid on the bottom or side by placing a glass ball in a solvent in a cup after the semiconductor light emitting element is disposed and the electrode treatment is performed. The thickness of the glass ball layer is determined by the concentration mixed in the solvent. As the solvent, organic solvents such as acetone and alcohol, which are volatile and have a low surface tension, are suitable.

なお、板状の蛍光体層42作製の際に表面に全反射防止処理によって微小凹凸を付けておいてもよい。微小凹凸は蛍光体層42の両面どちら側に形成してもよい。   Note that, when the plate-like phosphor layer 42 is manufactured, the surface may be provided with minute irregularities by a total reflection preventing process. The minute irregularities may be formed on either side of the phosphor layer 42.

本実施の形態の半導体発光装置11は、蛍光体層とUV光反射層を一体として作製することができるため、製造上のばらつきを少なくする事が出来る。また、カップ内部にガラス玉を敷き詰めることで、カップ内部の反射率を向上させることができる。   Since the semiconductor light emitting device 11 of the present embodiment can be manufactured by integrating the phosphor layer and the UV light reflection layer, it is possible to reduce manufacturing variations. Moreover, the reflectance inside a cup can be improved by spreading a glass ball inside a cup.

(実施の形態4)
図5に本実施の形態の半導体発光装置13の構成を示す。本実施の形態では、実施の形態1の半導体発光装置10のUV光反射層60の外側に第2の蛍光体層80とさらにその外側に第2のUV光反射層65を設ける。従って、以後、半導体発光素子20に近い蛍光体層40を第1の蛍光体層40、その外側のUV光反射層を第1のUV光反射層60と呼ぶ。
(Embodiment 4)
FIG. 5 shows a configuration of the semiconductor light emitting device 13 of the present embodiment. In the present embodiment, the second phosphor layer 80 is provided outside the UV light reflection layer 60 of the semiconductor light emitting device 10 of the first embodiment, and the second UV light reflection layer 65 is further provided outside the second phosphor layer 80. Therefore, hereinafter, the phosphor layer 40 close to the semiconductor light emitting element 20 is referred to as a first phosphor layer 40, and the UV light reflection layer outside the phosphor layer 40 is referred to as a first UV light reflection layer 60.

この構成では、第2の蛍光体層80は、UV光反射層に挟まれることになる。つまり、第2の蛍光体層80は、外部からのUV光および半導体発光素子20のUV光からの暴露を回避できる。従って、UV光で黄変するような樹脂も媒体として利用することができる。なお、第1の蛍光体層40は実施の形態2で示した複数の蛍光体部から構成されてもよい。   In this configuration, the second phosphor layer 80 is sandwiched between the UV light reflection layers. That is, the second phosphor layer 80 can avoid exposure to UV light from the outside and the UV light of the semiconductor light emitting element 20. Therefore, a resin that turns yellow by UV light can also be used as a medium. The first phosphor layer 40 may be composed of a plurality of phosphor parts shown in the second embodiment.

各層の可視光領域での屈折率はこれまでの実施の形態と同様に半導体発光素子から順に屈折率が小さくなるようにする。具体的には、半導体発光素子の屈折率をn20とし、蛍光体層40の屈折率をn40とし、UV光反射層60の屈折率をn60とし、第2の蛍光体層80の屈折率をn80とし、第2のUV光反射層65の屈折率をn65とすると、n20>n40>n60>n80>n65とする。なお、不等号はそれぞれ等しい場合を含むものとする。 The refractive index in the visible light region of each layer is set so that the refractive index decreases in order from the semiconductor light emitting element as in the previous embodiments. Specifically, the refractive index of the semiconductor light emitting element is n 20 , the refractive index of the phosphor layer 40 is n 40 , the refractive index of the UV light reflecting layer 60 is n 60, and the second phosphor layer 80 is refracted. If the rate is n 80 and the refractive index of the second UV light reflection layer 65 is n 65 , then n 20 > n 40 > n 60 > n 80 > n 65 . Note that the inequality sign includes the case where each is equal.

なお、第2の蛍光体層80の媒体をガラスにした場合は、第2のUV光反射層65はなくてもよい。媒体をガラスにすることで、第2の蛍光体層は、外側からのUV光で黄変しにくくなるからである。また、第2の蛍光体層の屈折率を調整するために混入させる微小粒子は、UV光反射機能も有するため、混入させる微粒子の量によって、内外部からのUV光を十分に反射できる場合は、第2のUV光反射層を省くこともできる。   In addition, when the medium of the 2nd fluorescent substance layer 80 is made into glass, the 2nd UV light reflection layer 65 does not need to be. This is because, when the medium is made of glass, the second phosphor layer is hardly yellowed by UV light from the outside. In addition, since the fine particles to be mixed for adjusting the refractive index of the second phosphor layer also have a UV light reflection function, when the amount of fine particles to be mixed can sufficiently reflect UV light from the inside and outside The second UV light reflecting layer can be omitted.

半導体発光装置13は、実施の形態3のように、第1の蛍光体層を板状に作製し、その上にUV光反射層、第2の蛍光体層、第2のUV光反射層を重ね塗りしたものを予め作製しておき、それを用いても良い。図6に第1の蛍光体層を板状にした場合の構成を示す。なお、この板状の蛍光体層は、実施の形態3で示した複数の蛍光体部から構成されても良い。   In the semiconductor light emitting device 13, as in the third embodiment, the first phosphor layer is formed in a plate shape, and the UV light reflection layer, the second phosphor layer, and the second UV light reflection layer are formed thereon. It is also possible to prepare an overcoated one in advance and use it. FIG. 6 shows a configuration when the first phosphor layer is plate-shaped. This plate-like phosphor layer may be composed of a plurality of phosphor parts shown in the third embodiment.

また、図5の場合も図6の場合も、実施の形態3で示したガラス玉を半導体発光素子20の周囲に敷き詰めても良い。また、蛍光体層40、42とUV光反射層60、第2の蛍光体層80、第2のUV光反射層65の境界には、全反射防止処理を施しても良い。   Further, in both the case of FIG. 5 and the case of FIG. 6, the glass balls shown in the third embodiment may be spread around the semiconductor light emitting element 20. Further, a total reflection preventing process may be performed on the boundary between the phosphor layers 40 and 42 and the UV light reflection layer 60, the second phosphor layer 80, and the second UV light reflection layer 65.

(実施の形態5)
図7に本実施の形態の半導体発光装置15を示す。本実施の形態では、第1の蛍光体層40より半導体発光素子20に近い側に可視光反射層90を設ける。この構成では、半導体発光素子20からのUV光は第1の蛍光体層40で可視光に変換される。可視光への変換は蛍光体によって行なわれるため、発光方向は全周囲への発光となる。
(Embodiment 5)
FIG. 7 shows a semiconductor light emitting device 15 of the present embodiment. In the present embodiment, the visible light reflecting layer 90 is provided on the side closer to the semiconductor light emitting element 20 than the first phosphor layer 40. In this configuration, the UV light from the semiconductor light emitting element 20 is converted into visible light by the first phosphor layer 40. Since the conversion to visible light is performed by the phosphor, the light emission direction is light emission to the entire periphery.

しかし、半導体発光素子側へ戻ろうとする可視光は、この可視光反射層90で、反射されるため、半導体発光素子側へ戻らない。また、第1の蛍光体層40で、可視光に変換されなかったUV光はUV光反射層60で蛍光体層40へ戻される。すなわち、本実施の形態の構成は、半導体発光素子からのUV光を装置の外へ放出せず、また変換された可視光を装置内部に戻さないという技術思想を実現する。このような装置は、UV光を発する半導体発光素子を可視光の発光装置として使用する際に波長変換効率の高い発光装置を得る事に大変有効である。   However, the visible light that attempts to return to the semiconductor light emitting element side is reflected by the visible light reflecting layer 90, and thus does not return to the semiconductor light emitting element side. Further, the UV light that has not been converted into visible light by the first phosphor layer 40 is returned to the phosphor layer 40 by the UV light reflection layer 60. That is, the configuration of the present embodiment realizes the technical idea that the UV light from the semiconductor light emitting element is not emitted outside the apparatus and the converted visible light is not returned to the inside of the apparatus. Such an apparatus is very effective in obtaining a light emitting device with high wavelength conversion efficiency when a semiconductor light emitting element that emits UV light is used as a visible light emitting device.

可視光反射層として利用できる材料としては、比較的高屈折率特性を有するインジウム錫酸化物(ITO)、酸化錫(SnO2)、酸化亜鉛(ZnO2)、酸化ジルコニウム(ZrO2)、酸化チタン(TiO2)、酸化ハフニウム(HfO2)、酸化タンタル(Ta23、Ta25)、酸化ニオブ(Nb25)といった材料を媒体に分散したものを利用できる。 Examples of materials that can be used as the visible light reflection layer include indium tin oxide (ITO), tin oxide (SnO 2 ), zinc oxide (ZnO 2 ), zirconium oxide (ZrO 2 ), and titanium oxide having relatively high refractive index characteristics. A material in which a material such as (TiO 2 ), hafnium oxide (HfO 2 ), tantalum oxide (Ta 2 O 3 , Ta 2 O 5 ) or niobium oxide (Nb 2 O 5 ) is dispersed in a medium can be used.

なお、各層の屈折率は上記の実施の形態と同じように設定する。すなわち、半導体発光素子の屈折率をn20とし、可視光反射層90の屈折率をn90とし、蛍光体層40の屈折率をn40とし、UV光反射層60の屈折率をn60とすると、n20>n90>n40>n60とする。なお、不等号はそれぞれ等しい場合を含むものとする。 The refractive index of each layer is set in the same manner as in the above embodiment. That is, the refractive index of the semiconductor light emitting element is n 20 , the refractive index of the visible light reflecting layer 90 is n 90 , the refractive index of the phosphor layer 40 is n 40, and the refractive index of the UV light reflecting layer 60 is n 60 . Then, the n 20> n 90> n 40 > n 60. Note that the inequality sign includes the case where each is equal.

また、図8のように第1の蛍光体層を板状42にすることもできる。この場合、可視光反射層90は、第1蛍光体層42の一方に高屈折率の材料と低屈折率の材料をスパッタ若しくは蒸着といった方法で交互に薄膜堆積させたものを用いることができる。ここで高屈折率材料はインジウム錫酸化物(ITO)を初めとする上記材料で、また低屈折率材料としては、フッ化マグネシウム(MgF2)、フッ化カルシウム(CaF2)や酸化ケイ素(SiO2)などを用いることができる。なお、この板状の蛍光体層は、実施の形態3で示した複数の蛍光体部から構成されても良い。 Further, as shown in FIG. 8, the first phosphor layer may be formed into a plate shape 42. In this case, the visible light reflecting layer 90 may be formed by alternately depositing a thin film of a high refractive index material and a low refractive index material on one of the first phosphor layers 42 by a method such as sputtering or vapor deposition. Here, the high refractive index material includes the above materials including indium tin oxide (ITO), and the low refractive index material includes magnesium fluoride (MgF 2 ), calcium fluoride (CaF 2 ), and silicon oxide (SiO 2 ). 2 ) etc. can be used. This plate-like phosphor layer may be composed of a plurality of phosphor parts shown in the third embodiment.

また、可視光反射層90を図8のように作製する場合は、空間70に充填する充填材の屈折率をn70とし、第1蛍光体層42の屈折率をn42とし、n20>n70>n90>n42>n60のようにすることで、光取出し効率が向上する。なお、不等号は等しい場合を含む。 When the visible light reflecting layer 90 is manufactured as shown in FIG. 8, the refractive index of the filler filling the space 70 is n 70 , the refractive index of the first phosphor layer 42 is n 42, and n 20 > By making n 70 > n 90 > n 42 > n 60 , the light extraction efficiency is improved. The inequality sign includes the case where they are equal.

また、図7の第1蛍光体層40や図8の空間70には、実施の形態3で示したガラス玉を敷き詰めてもよい。本実施の形態の半導体発光装置には実施の形態4で示した第2の蛍光体層および第2のUV光反射層を施してもよい。また、各層の間には全反射防止処理を施してもよい。   Further, the glass balls shown in the third embodiment may be spread over the first phosphor layer 40 in FIG. 7 and the space 70 in FIG. The semiconductor phosphor device according to the present embodiment may be provided with the second phosphor layer and the second UV light reflection layer described in the fourth embodiment. Moreover, you may perform a total reflection prevention process between each layer.

(実施の形態6)
図9に本実施の形態の半導体発光装置16の構成を示す。本実施の形態の半導体発光装置は、半導体発光素子20と第1蛍光体層40とUV光反射層60とIR光変換蛍光体層95を含む。本実施の形態の半導体発光装置16は、第1蛍光体層で波長変換された後、IR光領域まで変換された光を可視光に再変換するIR光変換蛍光体層を有する。このようにすることで、UV光を発生する半導体発光素子を効率よく利用する事が出来る。
(Embodiment 6)
FIG. 9 shows the configuration of the semiconductor light emitting device 16 of the present embodiment. The semiconductor light emitting device of the present embodiment includes a semiconductor light emitting element 20, a first phosphor layer 40, a UV light reflecting layer 60, and an IR light converting phosphor layer 95. The semiconductor light emitting device 16 of the present embodiment has an IR light conversion phosphor layer that reconverts light converted to the IR light region into visible light after wavelength conversion by the first phosphor layer. By doing in this way, the semiconductor light emitting element which generate | occur | produces UV light can be utilized efficiently.

このようなIR光変換蛍光体層に用いる事のできる材料としては、母体としてフッ化ランタン(LaF3)、フッ化ガドリニウム(GdF3)、フッ化イットリウム(YF3)、塩素酸イットリウム(YOCl、Y3OCl7)、イットリウム酸化アルミニウム(YAlO3)、フッ化イットリウムバリウム(BaYF5)からの一つ以上を選択し、その付活剤としてイッテルビウム−エルビウム(Yb−Er)、イッテルビウム−ツリウム(Yb−Tm)、イッテルビウム−ホルミウム(Yb−Ho)のうちから一つ以上を選択した蛍光体などがある。このような蛍光体を媒体に分散して充填材として用いる。 As a material that can be used for such an IR light converting phosphor layer, lanthanum fluoride (LaF 3 ), gadolinium fluoride (GdF 3 ), yttrium fluoride (YF 3 ), yttrium chlorate (YOCl, One or more of Y 3 OCl 7 ), yttrium aluminum oxide (YAlO 3 ), and yttrium barium fluoride (BaYF 5 ) are selected, and ytterbium-erbium (Yb-Er), ytterbium-thulium (Yb) are used as the activator. -Tm) and phosphors selected from one or more of ytterbium-holmium (Yb-Ho). Such a phosphor is dispersed in a medium and used as a filler.

なお、各層の屈折率は上記の実施の形態と同じように設定する。すなわち、半導体発光素子の屈折率をn20とし、蛍光体層40の屈折率をn40とし、UV光反射層60の屈折率をn60とし、IR光変換蛍光体層の屈折率をn95とすると、n20>n40>n60>n95とする。なお、不等号はそれぞれ等しい場合を含むものとする。 The refractive index of each layer is set in the same manner as in the above embodiment. That is, the refractive index of the semiconductor light emitting element and n 20, the refractive index of the phosphor layer 40 and n 40, the refractive index of the UV light reflecting layer 60 and n 60, n 95 the refractive index of the IR light conversion phosphor layer Then, n 20 > n 40 > n 60 > n 95 . Note that the inequality sign includes the case where each is equal.

図10には、第1の蛍光体層を板状にした場合の構成を示す。蛍光体層40、UV光反射層60、IR光変換蛍光体層95を一体として作製することで、製品毎の誤差を少なくする事が出来る。なお、この板状の蛍光体層は、実施の形態3で示した複数の蛍光体部から構成されても良い。   FIG. 10 shows a configuration when the first phosphor layer is plate-shaped. By manufacturing the phosphor layer 40, the UV light reflection layer 60, and the IR light conversion phosphor layer 95 as one body, errors for each product can be reduced. This plate-like phosphor layer may be composed of a plurality of phosphor parts shown in the third embodiment.

また、空間70に充填する充填材の屈折率をn70として、n20>n70>n40>n60>n95のようにすることで、光取出し効率が向上する。不等号は等しい場合を含む。 In addition, the light extraction efficiency is improved by setting n 20 > n 70 > n 40 > n 60 > n 95 so that the refractive index of the filler filling the space 70 is n 70 . The inequality sign includes equal cases.

また、図9の第1蛍光体層40や図10の空間70には、実施の形態3で示したガラス玉を敷き詰めてもよい。   Further, the glass balls shown in the third embodiment may be spread over the first phosphor layer 40 in FIG. 9 and the space 70 in FIG.

本実施の形態の半導体発光装置には実施の形態4で示した第2の蛍光体層をIR光変換蛍光体層の内側に配置してもよい。また、IR光変換蛍光体層の外側に第2のUV光反射層を施してもよい。また、各層の間には全反射防止処理を施してもよい。   In the semiconductor light emitting device of the present embodiment, the second phosphor layer shown in the fourth embodiment may be disposed inside the IR light conversion phosphor layer. Further, a second UV light reflecting layer may be provided outside the IR light converting phosphor layer. Moreover, you may perform a total reflection prevention process between each layer.

本発明は半導体発光素子が放出するUV光を放出せず、またそのようなUV光を可視光として有効に利用する半導体発光装置に利用する事が出来る。   The present invention does not emit UV light emitted by a semiconductor light emitting element, and can be used for a semiconductor light emitting device that effectively uses such UV light as visible light.

実施の形態1の半導体発光装置の構成を示す図FIG. 5 shows a configuration of the semiconductor light emitting device of the first embodiment. 実施の形態2の半導体発光装置の構成を示す図The figure which shows the structure of the semiconductor light-emitting device of Embodiment 2. 実施の形態3の半導体発光装置の構成を示す図FIG. 5 shows a configuration of a semiconductor light-emitting device according to a third embodiment. 蛍光体層を板状にした実施の形態3の半導体発光装置の構成を示す図The figure which shows the structure of the semiconductor light-emitting device of Embodiment 3 which made the fluorescent substance layer into plate shape. 実施の形態4の半導体発光装置の構成を示す図FIG. 5 is a diagram illustrating a configuration of a semiconductor light emitting device according to a fourth embodiment. 蛍光体層を板状にした実施の形態4の半導体発光装置の構成を示す図The figure which shows the structure of the semiconductor light-emitting device of Embodiment 4 which made the fluorescent substance layer into plate shape. 実施の形態5の半導体発光装置の構成を示す図FIG. 6 shows a configuration of a semiconductor light-emitting device according to a fifth embodiment. 蛍光体層を板状にした実施の形態5の半導体発光装置の構成を示す図The figure which shows the structure of the semiconductor light-emitting device of Embodiment 5 which made the fluorescent substance layer into plate shape. 実施の形態6の半導体発光装置の構成を示す図FIG. 6 shows a configuration of a semiconductor light-emitting device according to a sixth embodiment. 蛍光体層を板状にした実施の形態6の半導体発光装置の構成を示す図The figure which shows the structure of the semiconductor light-emitting device of Embodiment 6 which made the fluorescent substance layer into plate shape.

符号の説明Explanation of symbols

20 半導体発光素子
40 蛍光体層
60 UV光反射層
65 第2のUV光反射層
80 第2の蛍光体層
90 可視光反射層
95 IR光変換蛍光体層
20 Semiconductor Light Emitting Element 40 Phosphor Layer 60 UV Light Reflective Layer 65 Second UV Light Reflective Layer 80 Second Phosphor Layer 90 Visible Light Reflective Layer 95 IR Light Conversion Phosphor Layer

Claims (20)

少なくともUV光を発光する半導体発光素子と、
前記半導体発光素子の外側に配置され前記UV光を可視光に変換する蛍光体を含有する蛍光体層と、
前記蛍光体層の外側に配されるUV光反射層とを有し、
前記蛍光体層の屈折率が前記UV光反射層の屈折率より大きいか若しくは等しい半導体発光装置。
A semiconductor light emitting element that emits at least UV light;
A phosphor layer that is disposed outside the semiconductor light emitting element and contains a phosphor that converts the UV light into visible light;
A UV light reflection layer disposed outside the phosphor layer,
A semiconductor light emitting device in which a refractive index of the phosphor layer is greater than or equal to a refractive index of the UV light reflection layer.
前記UV光反射層の外側に第2の蛍光体層を有する請求項1記載の半導体発光装置。 The semiconductor light emitting device according to claim 1, further comprising a second phosphor layer outside the UV light reflection layer. 前記第2の蛍光体層には、UV光反射材が含まれる請求項2記載の半導体発光装置。 The semiconductor light emitting device according to claim 2, wherein the second phosphor layer includes a UV light reflecting material. 前記第2の蛍光体層の外側に第2のUV光反射層を有する請求項2記載の半導体発光装置。 The semiconductor light-emitting device according to claim 2, further comprising a second UV light reflecting layer outside the second phosphor layer. 前記半導体発光素子の周囲にガラス玉を配置した請求項1乃至4に記載の半導体発光装置。 The semiconductor light-emitting device according to claim 1, wherein a glass ball is disposed around the semiconductor light-emitting element. 前記蛍光体層は、複数の蛍光体部からなる請求項1乃至4に記載の半導体発光装置。 The semiconductor light emitting device according to claim 1, wherein the phosphor layer includes a plurality of phosphor portions. 前記蛍光体層はガラスプレートに蛍光体を分散した請求項1乃至4記載の半導体発光装置。 The semiconductor light emitting device according to claim 1, wherein the phosphor layer has a phosphor dispersed in a glass plate. 少なくともUV光を発光する半導体発光素子と、
前記半導体発光素子の外側に配置された可視光反射層と、
前記可視光反射層の外側に配置された第1の蛍光体層と、
前記第1の蛍光体層の外側に配置されたUV光反射層を有し、
前記可視光反射層の屈折率は前記第1の蛍光体層の屈折率より等しいか大きく、
前記第1の蛍光体層の屈折率は、前記UV光反射層の屈折率より等しいか大きい半導体発光装置。
A semiconductor light emitting element that emits at least UV light;
A visible light reflecting layer disposed outside the semiconductor light emitting device;
A first phosphor layer disposed outside the visible light reflecting layer;
A UV light reflecting layer disposed outside the first phosphor layer;
The refractive index of the visible light reflecting layer is equal to or greater than the refractive index of the first phosphor layer,
The semiconductor light emitting device wherein the refractive index of the first phosphor layer is equal to or greater than the refractive index of the UV light reflecting layer.
前記UV光反射層の外側に第2の蛍光体層を有する請求項8記載の半導体発光装置。 The semiconductor light-emitting device according to claim 8, further comprising a second phosphor layer outside the UV light reflection layer. 前記第2の蛍光体層には、UV光反射材が含まれる請求項9記載の半導体発光装置。 The semiconductor light emitting device according to claim 9, wherein the second phosphor layer includes a UV light reflecting material. 前記第2の蛍光体層の外側に第2のUV光反射層を有する請求項9記載の半導体発光装置。 The semiconductor light emitting device according to claim 9, further comprising a second UV light reflection layer outside the second phosphor layer. 前記半導体発光素子の周囲にガラス玉を配置した請求項9乃至11に記載の半導体発光装置。 The semiconductor light-emitting device according to claim 9, wherein a glass ball is disposed around the semiconductor light-emitting element. 前記蛍光体層は、複数の蛍光体部からなる請求項9乃至11に記載の半導体発光装置。 The semiconductor light emitting device according to claim 9, wherein the phosphor layer includes a plurality of phosphor portions. 前記蛍光体層はガラスプレートに蛍光体を分散した請求項9乃至11記載の半導体発光装置。 The semiconductor light emitting device according to claim 9, wherein the phosphor layer has a phosphor dispersed in a glass plate. 少なくともUV光を発光する半導体発光素子と、
前記半導体発光素子の外側に配置された第1の蛍光体層と、
前記第1の蛍光体層の外側に配置されたUV光反射層と、
前記UV光反射層の外側に配置されたIR光変換蛍光体層を有し、
前記第1の蛍光体層の屈折率は前記UV光反射層の屈折率より等しいか大きく、
前記UV光反射層の屈折率は、前記IR光変換蛍光体層の屈折率より等しいか大きい半導体発光装置。
A semiconductor light emitting element that emits at least UV light;
A first phosphor layer disposed outside the semiconductor light emitting device;
A UV light reflecting layer disposed outside the first phosphor layer;
An IR light converting phosphor layer disposed outside the UV light reflecting layer;
The refractive index of the first phosphor layer is equal to or greater than the refractive index of the UV light reflection layer,
A semiconductor light emitting device in which a refractive index of the UV light reflecting layer is equal to or larger than a refractive index of the IR light converting phosphor layer.
前記IR光変換蛍光体層の内側に第2の蛍光体層を有する請求項15記載の半導体発光装置。 The semiconductor light emitting device according to claim 15, further comprising a second phosphor layer inside the IR light converting phosphor layer. 前記IR光変換蛍光体層の外側に第2のUV光反射層を有する請求項15記載の半導体発光装置。 16. The semiconductor light emitting device according to claim 15, further comprising a second UV light reflecting layer outside the IR light converting phosphor layer. 前記半導体発光素子の周囲にガラス玉を配置した請求項15乃至17に記載の半導体発光装置。 The semiconductor light-emitting device according to claim 15, wherein a glass ball is disposed around the semiconductor light-emitting element. 前記蛍光体層は、複数の蛍光体部からなる請求項15乃至17に記載の半導体発光装置。 The semiconductor light-emitting device according to claim 15, wherein the phosphor layer includes a plurality of phosphor portions. 前記蛍光体層はガラスプレートに蛍光体を分散した請求項15乃至17記載の半導体発光装置。 The semiconductor light-emitting device according to claim 15, wherein the phosphor layer has a phosphor dispersed in a glass plate.
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