JP2008192909A - 発光装置およびその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】発光素子2と、透光性層9と、蛍光体層7とを有する発光装置であって、透光性層9と蛍光体層7との間には、透明導電膜10を配置する。これにより、透明導電膜10を電極として、電着工程により蛍光体層7を形成することが可能になる。よって、均一な蛍光体層7を、発光素子2から離れた位置に容易に形成することができる。また、透明導電膜10の熱伝導性により、発光装置使用時の蛍光体層の昇温を防止することができる。
【選択図】図1
Description
本実施の形態では、LEDチップ上に透明体を形成し、透明体上に電気泳動電着法により蛍光体層を均一に形成する。電気泳動電着法で蛍光体層を形成するためには、蛍光体層が形成される透明体の表面を陰極とする必要があるが、透明体材料は通常は樹脂等により形成されるため導電性ではなく、しかも、透明体表面に給電する構造も従来備えられていない。本発明では、透明体の表面に透明導電膜を配置し、透明導電膜をLED素子のボンディングワイヤまたはパッケージの反射リング等と電気的に接続する。これにより、パッケージの電極端子からボンディングワイヤまたは反射リング等を介して透明導電膜に電圧を印加することができ、電気泳動電着法による蛍光体層の成膜が可能になる。
(第1の実施の形態)
第1の実施の形態のLED発光装置の構成を図1を用いて説明する。図1のLED発光装置は、反射リング8付きのセラミック基板3に、LEDチップ(ダイ)2を搭載した構成である。LEDチップ2は、上面が平坦な透光性スペーサー9によって被覆されている。透光性スペーサー9の上面には、透明導電膜10が配置され、その上に蛍光体層7が配置されている。
第2の実施の形態のLED発光装置について図3を用いて説明する。図3の発光装置は、透光性スペーサー9の上に透明導電膜10を備え、その上に電気泳動電着法によって形成された蛍光体層7を備えているという点で図1の発光装置と同様であるが、透明導電膜10への給電は、ボンディングワイヤ6ではなく、表面に導電膜39を備えた反射リング38によって行う構成である。
第3の実施の形態のLED発光装置について図5を用いて説明する。図5の発光装置は、透明導電膜10に電圧を印加するためのワイヤ50を、ボンディングワイヤ6とは別に配置する構成である。
第4の実施の形態のLED発光装置について図6を用いて説明する。図6の発光装置は、透光性スペーサー9の表面形状を凸型の曲面形状としたものである。透光性スペーサー9が曲面形状であっても、透明導電膜10を配置することにより、蛍光体層7を透光性スペーサー9の表面形状に沿って形成することができる。
第5の実施の形態のLED発光装置について図7を用いて説明する。図7の発光装置は、第1の実施の形態の発光装置と同様の構造であるが、蛍光体層、透光性スペーサー、透明導電膜がそれぞれ2層ずつ配置されている点で第1の実施の形態とは異なっている。2層の蛍光体層71,72は、青色光の照射を受けてそれぞれ緑色光および赤色光を発する蛍光体によって形成されている。このように、蛍光体層を2層にすることにより、それぞれの蛍光体層71,72の発光特性を制御することにより発光色の制御を精度良く行うことができる。よって、演色性に優れた発光装置を提供できる。
本発明の実施例として、図1のLED発光装置を製造した。製造工程は、第1の実施の形態で説明した通りである。具体的には、透光性スペーサー9は、シリコーン樹脂(信越化学製)を充填して焼成炉により150℃で2時間で硬化させることにより形成した。透明導電膜10は、膜厚1000オングストロームのITO(インジウム錫酸化物)膜であり、DCスパッタ法により基板温度100℃で成膜した。蛍光体層7を形成する電着工程で用いた電着液は、溶媒としてのイソプロピルアルコールに、平均粒径5μmのYAG蛍光体を2〜10g/L、帯電剤としてMg(NO3)26H20を10−1〜10−3Mの濃度で混入・分散処理し、さらに少量の水を混合して作製したものを用いた。電着装置は、陽極22に白金を用い、電極間距離20mmに設定し、電圧200V、電着時間5−10minの条件で電気泳動電着を行い、蛍光体層7を形成した。この後、蛍光体層7の上にシリコーン樹脂(信越化学製)を再度充填して図2の構造を有する白色LED発光装置を作製した。
比較例として、図1の発光装置の透光性スペーサー9、透明導電膜10および蛍光体層7に代えて、蛍光体を分散させた樹脂を充填した構造の発光装置を製造した。蛍光体分散樹脂以外の構成は、上記実施例と同じにした。樹脂は、実施例1の透光性スペーサー9で用いた樹脂と同じものを用いた。蛍光体は、実施例1の電着液に分散させた蛍光体と同じものを用い、樹脂量に対して3.5wt%で混入し分散させた。これをLEDチップ2の上に充填し、150℃2時間で硬化させて比較例の発光装置を製造した。
実施例と比較例の発光装置の発光色の色ムラを測定した。まず、実施例および比較例の発光装置を順方向電流を350mAで点灯させ、色度を測定した。測定には、高速LED測定装置OL−770(OPTRONICLABORATORIES社製)の積分球と軸上光学特性測定システムを用いた。色ムラの評価は、測定で算出された色度の差により行った。具体的には、測定した色度x、y(CIE1931XYZ表色系)からΔx、Δyを求めた。Δxは、積分球測定の色度xと軸上測定の色度xの差の絶対値、Δyは、積分球測定の色度yと軸上測定の色度yの差の絶対値である。実施例と比較例の発光装置について求めたΔxおよびΔyを下記表1に示す。
一般に、LEDチップの発光色を蛍光体層で変換する構造の発光装置は、LEDチップを点灯させる電流を大きくするとLEDから出射される光束も高くなるが、同時にLEDチップからの発熱も大きくなりその発熱により蛍光体の変換効率が低下し、発光装置としての光束が低下することが知られている。これに対し、本発明のLED発光装置は、蛍光体層7が透明導電膜10に密着しているため、蛍光体層7の熱が透明導電膜10を介して反射リング8や基板3等のLEDパッケージに熱伝導し、放熱することにより、発光装置の電気特性が向上する。
Claims (11)
- 発光素子と、該発光素子の上に配置され、その発光を透過する透光性層と、該透光性層の上に配置され、前記発光素子の発光によって励起される蛍光体層とを有し、
前記透光性層と蛍光体層との間には、前記発光素子の発光を透過する透明導電膜が配置されていることを特徴とする発光装置。 - 請求項1に記載の発光装置において、前記発光素子は、電極端子を備えた基板上に搭載され、前記電極端子には金属ワイヤが接続され、前記金属ワイヤの一部は、透明導電膜と接触していることを特徴とする発光装置。
- 請求項2に記載の発光装置において、前記金属ワイヤは、一端が前記電極端子に、他端が前記発光素子もしくは前記電極端子に接続されたループ状であり、ループの最頂部が前記透明導電膜と接触していることを特徴とする発光装置。
- 請求項1ないし3のいずれか1項に記載の発光装置において、カップ状の光反射部材を備えた基板をさらに有し、前記発光素子は、前記光反射部材の内側に配置され、
前記光反射部材は、内壁の少なくとも一部が導電性であり
前記透明導電膜は、前記光反射部材の導電性の内壁と接触するように配置されていることを特徴とする発光装置。 - 請求項2または3に記載の発光装置において、前記蛍光層の上には、第2の透光性層、第2の透明導電膜、第2の蛍光体層がさらに配置され、前記金属ワイヤは、前記第2の透明導電膜にも接触していることを特徴とする発光装置。
- 請求項4に記載の発光装置において、前記蛍光層の上には、第2の透光性層、第2の透明導電膜、第2の蛍光体層がさらに配置され、前記第2の透明導電膜は、前記光反射部材の導電性の内壁と接触するように配置されていることを特徴とする発光装置。
- 請求項1に記載の発光装置において、前記発光素子と前記透光性層との間には、第2の蛍光体層がさらに配置されていることを特徴とする発光装置。
- 発光素子の上に透光性層を形成する第1工程と、
前記透光性層の上に透明導電膜を形成する第2工程と、
前記透明導電膜に電圧を印加し、電気泳動電着法により前記蛍光体層を前記透明導電膜上に形成する第3工程とを有することを特徴とする発光装置の製造方法。 - 請求項8に記載の発光装置の製造方法において、第1工程の前に、前記発光素子を搭載する基板に備えられた電極端子に金属ワイヤを接続する工程をさらに有し、
前記第1工程は、前記金属ワイヤの一部が表面に露出するように、前記金属ワイヤを埋め込んで前記透光性層を形成し、
前記第2工程は、前記透光性層の表面に露出した金属ワイヤと接するように前記透明導電膜を成膜し、
前記第3工程は、前記電極端子および前記金属ワイヤを介して、前記透明導電膜に電圧を印加することを特徴とする発光装置の製造方法。 - 請求項9に記載の発光装置の製造方法において、前記蛍光体層の上に、前記金属ワイヤの一部が表面に露出するように第2の透光性層を形成する第4工程と、
前記表面に露出した金属ワイヤと接するように第2の透明導電膜を成膜する第5工程と、
前記電極端子および金属ワイヤを介して、前記第2の透明導電膜に電圧を印加して電着により第2の蛍光体層を形成する第5工程とをさらに有することを特徴とする発光装置の製造方法。 - 請求項8に記載の発光装置の製造方法において、第1工程の前に、内壁の少なくとも一部が導電性のカップ状の光反射部材の内側に発光素子を配置する工程をさらに有し、
前記第1工程は、前記光反射部材の中に透光性層を形成する工程であり、
前記第2工程は、前記光反射部材の導電性部分に接触するように透明導電膜を成膜し、
前記第3工程は、前記光反射部材の導電性部分を介して、前記透明導電膜に電圧を印加することを特徴とする発光装置の製造方法。
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