JP2008205170A - 発光半導体デバイス - Google Patents

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Abstract

【課題】簡単な構造で発光素子の投射光の強弱の方向性による色むらの発生が抑制できる発光半導体デバイスを提供する。
【解決手段】円錐台形の凹面を有するパッケージ2の底面中央に発光素子3が配置され、円錐台形の凹面には、発光素子3からの光の反射を目的として側面反射蛍光体層4が配置されている。側面反射蛍光体層4では発光素子3から放出された低発光域12の光が、白色に変換して反射されて外部に射出される。パッケージ2の円錐台形の内面は光透過性材料6で封止されており、光透過性材料6の発光素子3に対向する上面の、強発光域11に含まれる部分には上面透過蛍光体層5が形成されている。上面透過蛍光体層5では発光素子3から放出された強発光域11の可視光や紫外線が吸収され、内部で反射を繰り返した後に白色に変換して外部に放射される。
【選択図】図1

Description

本発明は発光半導体デバイスに関し、特に青色発光ダイオード(LED)と黄色の発光をする蛍光体との組み合わせによる補色で白色光を得る発光半導体デバイスに関する。

従来、蛍光体を含有した透明樹脂により青色発光素子を封止して、青色発光素子が発する青色光と、青色光が入射した蛍光体が発する黄色系励起光とを混合することによって白色光とする白色光源がある。このような構造の白色光源では、青色発光素子と蛍光体とによる吸収が大きく、白色光の出射効率が低かった。青色発光素子が発した光のうち、相当部分は蛍光体で反射され青色発光素子に戻るが、青色発光素子内では屈折率が高いため再度外部へ出射されにくいため、吸収される比率が大きい。また、蛍光体層に入光した光の相当部分は蛍光体層内で吸収されるので、蛍光体層を通って外部に放射される白色光の出射効率は低い。

現在でも、白色に発光する半導体デバイスの主流は、青色LEDと黄色く発光する蛍光体との組み合わせによる補色によって、白色光を得る方式である。

発光素子と蛍光体とを組み合わせるための手段としては、
1)ダイシングされた発光素子の表面へ蛍光体を直接塗布する方法、
2)ダイボンディングされた発光素子の周囲に蛍光体を分散させた樹脂を充填する方法、
3)発光素子と離れた位置に蛍光体を分散させたシートを配置する方法、
等がある。

特許文献1(特開2003−124521)には、基板上のLEDチップを囲んで中央に孔が形成された反射ケースが設けられ、孔には透光性樹脂が充填され、反射ケースおよび透光性樹脂には蛍光剤が混入されたケース付き半導体発光装置が開示されている。

特許文献2(特開2003−298117)には、基板の外周部分に内周に高反射率の反射面が形成された側面側反射部材が固定され、その内部には透光性エポキシ樹脂が封止され、透光性エポキシ樹脂の発光素子の発光面と対向する中心部分には蛍光体混入樹脂が塗布された反射面を有する対向反射鏡が配置された発光ダイオードが開示されている。

特許文献3(特開2006−49814)には、基体上の発光素子を囲んで内部に円形の反射面を持つ2段の反射部材が設けられ、発光素子の上部には波長変換層が設けられた発光装置が開示されている。
特開2003−124521号公報 特開2003−298117号公報 特開2006−049814号公報

発光素子には一般に投光方向により光強度に強弱があるという問題点がある。図3は、発光半導体デバイスにおける発光域の強弱を模式的に示す図であり、(a)は上面図、(b)は側面図である。

発光半導体デバイス1では、円錐台形の凹面を有するパッケージ2と、パッケージ2の中央に配置された発光素子3と、パッケージ2の開口部に設けられた上面透過蛍光体層5を有し、発光素子3には不図示の導体あるいは導線が接続されている。

発光半導体デバイス1では、発光素子3が図3(b)に示すように、中央部において前面からの発光が強い分布を示す素子の場合、強発光域11では発光素子3からの青色が上面透過蛍光体層5をそのまま透過してしまって青色に近い色となり、低発光域12では本来得たい白色となり、中央と周囲で色が分離してしまって色ムラが発生するという不具合を生じていた。

特許文献1〜3も図2と類似の構造を有しているが、このような色むら発生に対応する方法についての記載はない。

本発明の目的は、簡単な構造で発光素子の投射光の強弱の方向性による色むらの発生が抑制できる発光半導体デバイスを提供することにある。

本発明の発光半導体デバイスは、
すり鉢状の凹部を有するパッケージと、凹部の中央に配置された発光素子と、パッケージの発光素子を囲む傾斜面に設けられた蛍光体層を有する側面側反射部材と、側面側反射部材の傾斜面に囲まれた内側に、発光素子に対向して設けられた透光性蛍光体層と、を備えたことを特徴とする。

側面側反射部材の傾斜面に囲まれた内部には、発光素子を封止する光透過部材が設けられていてもよく、蛍光体層と透光性蛍光体層とは、発光素子から発光された色光の一部または全部を吸収してその色光とは異なる波長の色光を発する蛍光体が含まれた層であってもよく、発光素子が青色発光素子であり、蛍光体は黄色の発光をする蛍光体であり、発光半導体デバイスの発光が白色であってもよく、青色発光素子は青色発光ダイオードであってもよい。

発光素子の強発光域には減衰の大きい透光性蛍光体層を用い、低発光域には減衰の少ない反射型蛍光体層を用いたので色むらのない波長変換光を効率よく出光することができる。

本発明は、発光素子の強発光域には減衰の大きい透光性蛍光体層を用い、低発光域には減衰の少ない反射型蛍光体層を用いたので色むらのない波長変換光を出光することができるという効果がある。また、発光素子として使用する蛍光体を効率よく使用できるので、光出力の増大を図ることができるという効果がある。

次に、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図1は本発明の実施の形態の発光半導体デバイスの模式的断面図であり、図2は本発明の実施の形態の発光半導体デバイスの模式的斜視図である。図中符号1は発光半導体デバイス、2はパッケージ、3は発光素子、4は側面反射蛍光体層、5は上面透過蛍光体層、6は光透過性材料、11は強発光域、12は低発光域、21は第1の発光域、22は第2の発光域である。

蛍光体に励起光を照射し、波長変換により可視光を得る際に、励起源と観察者との間に蛍光体層を設ける「透過」を利用する方法と、励起源と観察者が共に蛍光体層の面を向く「反射」を用いる方法がある。

発光素子から放出された励起光が蛍光体層を通過する「透過」のメカニズムにおいては、蛍光体粒子間の隙間を、反射を繰り返しながら通過する光と、蛍光体粒子の内部を透過する光がある。これらの光は反射を繰り返すことにより減衰し、また透過する際にも減衰が起きる。このため、透過の場合における蛍光体による励起光の波長変換は減衰が大きい。

一方、「反射」では反射を繰り返したり透過させたりすることがないため効率のよい波長変換が可能となる。

本発明では、「透過」と「反射」のこの効率差を利用する。蛍光体層を励起光が通過する際の発光強度分布を2分類し、強度が強い強発光域11では「透過」、強度が弱い低発光域12では「反射」を用いることにより、問題となる色ムラを軽減する。

図1に示すように、すり鉢型(円錐台形)の凹面を有するパッケージ2の底面中央に発光素子3が配置されている。ここではパッケージ2は一体に形成されたものとしているが、発光素子3が中央に取り付けられる基板部上に中央部に円錐台形の空間がある側壁部が接合されたものであってもよい。また、円錐台形の空間に変えて角錐台形の空間とし出射口の形状が長方形となってもよい。

発光素子3は、ここでは青色発光素子であり、通常青色発光ダイオードが用いられる。発光素子3には電力を供給する不図示のリードが接続されている。

パッケージ2の円錐台形の内部は光透過性材料6で封止されている。光透過性材料6としては通常透明エポキシ樹脂が用いられる。上面透過蛍光体層5が発光素子3と対向する位置に保持できれば必ずしも光透過性材料6は設けなくてもよい。

光透過性材料6の発光素子3に対向する上面の、強発光域11に含まれる部分には上面透過蛍光体層5が形成されている。上面透過蛍光体層5は透明性部材に黄色発色蛍光体を含有させ熱硬化させて板状に成形したものが通常使用されるが、光透過性材料6の上面に黄色発色蛍光体を含有させて形成してもよい。上面透過蛍光体層5では、発光素子3から放出された発光波長である可視光や紫外線を吸収し、内部で反射を繰り返した後に所望の色光、ここでは白色に変換して外部に放射する。

一方、パッケージ2の円錐台形の凹面には、発光素子3からの光の反射を目的として透明性部材に黄色発色蛍光体を含有させた側面反射蛍光体層4が配置されている。側面反射蛍光体層4では発光素子3から放出された低発光域12の発光波長である可視光や紫外線を、所望の光、ここでは白色に変換して反射させる。変換された光は上面透過蛍光体層5の外側の光透過性材料6を通過して外部に射出され、上面透過蛍光体層5に入射した光も内部で反射されながらその多くが外部に射出される。

このように、強発光域11から変換された第1の発光域21の光は、上面透過蛍光体層5で反射を繰り返すことにより減衰して出射されるので、蛍光体による励起光の波長変換は減衰が大きく、発光素子3からの青色が上面透過蛍光体層5をそのまま透過してしまって青色に近い色になることはなく目的の白色で出射される。また、低発光域12から変換された第2の発光域22の光も、反射を繰り返したり透過させたりすることがないため効率よく波長変換されて目的の白色で出射される。

各蛍光体層の厚さや蛍光体の配合比を調整することによって、上面透過蛍光体層5を利用した第1の発光域21と、側面反射蛍光体層4を利用した第2の発光域22のバランスを取ることができ、色ムラのない発光半導体デバイス1が実現される。

この実施の形態では、白色を得るために「青色発光ダイオードと黄色発色蛍光体」の組み合わせを用いることで説明したが、この組み合わせに限定されるものではなく白色の得られる発光体と発色蛍光体の組み合わせであればよい。

白色の得られる発光体と発色蛍光体の組み合わせとしては、例えば、「青色発光ダイオードと黄色発色蛍光体+赤色発色蛍光体」の組み合わせ、「青色発光ダイオードと緑色発色蛍光体+橙色発色蛍光体」の組み合わせ、「近紫外発光ダイオードと青色発色蛍光体+緑色発色蛍光体+赤色発色蛍光体」の組み合わせ、「近紫外発光ダイオードと青色発色蛍光体+緑色発色蛍光体+橙色発色蛍光体」の組み合わせなどのように、発光ダイオードと複数の蛍光体を使用して白色を得る方法がある。

本発明の実施の形態の発光半導体デバイスの模式的断面図である。 本発明の実施の形態の発光半導体デバイスの模式的斜視図である。 発光半導体デバイスにおける発光域の強弱を模式的に示す図であり、(a)は上面図、(b)は側面図である。

符号の説明

1 発光半導体デバイス
2 パッケージ
3 発光素子
4 側面反射蛍光体層
5 上面透過蛍光体層
6 光透過性材料
11 強発光域
12 低発光域
21 第1の発光域
22 第2の発光域

Claims (5)

  1. すり鉢状の凹部を有するパッケージと、
    前記凹部の中央に配置された発光素子と、
    前記パッケージの前記発光素子を囲む傾斜面に設けられた蛍光体層を有する側面側反射部材と、
    前記側面側反射部材の傾斜面に囲まれた内側に、前記発光素子に対向して設けられた透光性蛍光体層と、を備えたことを特徴とする発光半導体デバイス。
  2. 請求項1に記載の発光半導体デバイスにおいて、
    前記側面側反射部材の前記傾斜面に囲まれた内部には、前記発光素子を封止する光透過部材が設けられている、発光半導体デバイス。
  3. 請求項1または請求項2に記載の発光半導体デバイスにおいて、
    前記蛍光体層と前記透光性蛍光体層とは、前記発光素子から発光された色光の一部または全部を吸収して該色光とは異なる波長の色光を発する蛍光体が含まれた層である、発光半導体デバイス。
  4. 請求項3に記載の発光半導体デバイスにおいて、
    前記発光素子が青色発光素子であり、前記蛍光体は黄色の発光をする蛍光体であり、該発光半導体デバイスの発光が白色である、発光半導体デバイス。
  5. 請求項4に記載の発光半導体デバイスにおいて、
    前記青色発光素子は青色発光ダイオードである、発光半導体デバイス。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011222743A (ja) * 2010-04-09 2011-11-04 Nichia Chem Ind Ltd 発光装置
JP2013232426A (ja) * 2007-06-18 2013-11-14 Xicato Inc 固体素子照明装置
US8723409B2 (en) 2010-04-07 2014-05-13 Nichia Corporation Light emitting device

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI411091B (zh) * 2008-10-13 2013-10-01 Walsin Lihwa Corp 發光二極體封裝結構
JP5623062B2 (ja) * 2009-11-13 2014-11-12 シャープ株式会社 発光装置およびその製造方法
TW201807846A (zh) * 2016-08-17 2018-03-01 晶元光電股份有限公司 發光裝置以及其製造方法

Family Cites Families (34)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4317436A (en) * 1979-11-08 1982-03-02 General Motors Corporation Valve stem seal
DE3222356C2 (ja) * 1981-09-18 1984-09-13 Goetze Ag, 5093 Burscheid, De
US4811704A (en) * 1988-03-07 1989-03-14 Vernay Laboratories, Inc. Valve stem seal
US4947811A (en) * 1989-06-30 1990-08-14 Dana Corporation Floating valve stem seal
DE4119952C2 (ja) * 1991-06-18 1993-04-22 Goetze Ag, 5093 Burscheid, De
US5174256A (en) * 1991-11-25 1992-12-29 Dana Corporation Variable guide height valve seal
US6340824B1 (en) * 1997-09-01 2002-01-22 Kabushiki Kaisha Toshiba Semiconductor light emitting device including a fluorescent material
US6202616B1 (en) * 1999-02-17 2001-03-20 Briggs & Stratton Corporation Valve seal assembly for an internal combustion engine
US6230679B1 (en) * 1999-09-10 2001-05-15 Dana Corporation Valve stem seal with pads and tangs
US6450143B1 (en) * 1999-09-14 2002-09-17 Dana Corporation Heavy-duty valve stem seal assembly
US6209504B1 (en) * 1999-09-14 2001-04-03 Dana Corporation Heavy-duty valve stem seal
JP4310596B2 (ja) * 2000-03-14 2009-08-12 Nok株式会社 オイルシール
US6764063B2 (en) * 2001-02-06 2004-07-20 Dana Corporation Valve seal assembly with bottom flange seal
US6609700B2 (en) * 2001-05-31 2003-08-26 Dana Corporation Valve seal assembly with spring finger retainer
US6679502B1 (en) * 2001-08-28 2004-01-20 Dana Corporation Valve stem seal assembly with valve guide retainer
DE10151606C1 (de) * 2001-10-18 2002-10-17 Skf Ab Ventilschaftdichtung
US6571761B1 (en) * 2002-01-31 2003-06-03 Dana Corporation Valve stem seal assembly with integral bottom seal
DE10207818B4 (de) * 2002-02-25 2006-04-06 Carl Freudenberg Kg Ventilschaftabdichtung an Verbrennungskraftmaschinen
JP4172196B2 (ja) * 2002-04-05 2008-10-29 豊田合成株式会社 発光ダイオード
US6764079B1 (en) * 2002-04-19 2004-07-20 Dana Corporation Valve seal assembly with straight-walled retainer
JP3707688B2 (ja) * 2002-05-31 2005-10-19 スタンレー電気株式会社 発光装置およびその製造方法
JP2004047748A (ja) * 2002-07-12 2004-02-12 Stanley Electric Co Ltd 発光ダイオード
JP2004128273A (ja) * 2002-10-03 2004-04-22 Sharp Corp 発光素子
JP3910517B2 (ja) * 2002-10-07 2007-04-25 シャープ株式会社 Ledデバイス
US6752398B1 (en) * 2002-12-02 2004-06-22 Dana Corporation Valve stem seal assembly
DE10308866A1 (de) * 2003-02-28 2004-09-09 Osram Opto Semiconductors Gmbh Beleuchtungsmodul und Verfahren zu dessen Herstellung
JP2006525682A (ja) * 2003-04-30 2006-11-09 クリー インコーポレイテッドCree Inc. 高出力固体発光素子パッケージ
US6938877B2 (en) * 2003-07-02 2005-09-06 Dana Corporation Valve stem seal assembly
JP2005191420A (ja) * 2003-12-26 2005-07-14 Stanley Electric Co Ltd 波長変換層を有する半導体発光装置およびその製造方法
US6901902B1 (en) * 2004-02-25 2005-06-07 Freudenberg-Nok General Partnership Two-piece valve stem seal
US20060034084A1 (en) * 2004-06-28 2006-02-16 Kyocera Corporation Light-emitting apparatus and illuminating apparatus
KR100674831B1 (ko) * 2004-11-05 2007-01-25 삼성전기주식회사 백색 발광 다이오드 패키지 및 그 제조방법
WO2006112417A1 (ja) * 2005-04-15 2006-10-26 Asahi Glass Company, Limited ガラス封止発光素子、ガラス封止発光素子付き回路基板およびそれらの製造方法
JP4749870B2 (ja) * 2006-01-24 2011-08-17 新光電気工業株式会社 発光装置の製造方法

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013232426A (ja) * 2007-06-18 2013-11-14 Xicato Inc 固体素子照明装置
US8723409B2 (en) 2010-04-07 2014-05-13 Nichia Corporation Light emitting device
JP2011222743A (ja) * 2010-04-09 2011-11-04 Nichia Chem Ind Ltd 発光装置

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