JP2010021202A - 発光装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】紫外、青色、緑色及び赤色の各LED素子が搭載され無機材料からなる搭載基板10と、この搭載基板10を収容し無機材料からなる筐体2と、紫外LED素子から発せられる光により励起されるSiC蛍光板3と、を備え、発光装置1の各部材を無機材料とすることにより耐熱性を向上させた。
【選択図】図1
Description
また、赤色LED素子、緑色LED素子及び青色LED素子の組合せにより、白色光を生成可能な発光装置も知られている(例えば、特許文献2参照)。
ここで、特許文献2に記載の発光装置のように、蛍光体を用いずに赤色、緑色及び青色の各LED素子により白色光を得ることが考えられる。しかしながら、各LED素子の半値幅は蛍光体と比べて極めて小さく、得られる白色光の演色性が低くなってしまう。
紫外光を発する第1LED素子と、
可視光を発する第2LED素子と、
前記第1LED素子及び前記第2LED素子が搭載され、無機材料からなる基板と、
前記第1LED素子、前記第2LED素子及び前記基板を収容し、無機材料からなる筐体と、
B及びAlの少なくとも一方と、Nと、がドープされ、前記第1LED素子から発せられる光により励起されると可視光を発するSiC蛍光板と、を備えた発光装置が提供される。
前記第1LED素子は、ピーク波長が408nm以下の光を発し、
前記第2LED素子は、ピーク波長が408nmを超える光を発することが好ましい。
前記筐体は、開口を有し、
前記SiC蛍光板は、前記開口に設けられてもよい。
前記SiC蛍光板は、前記第1LED素子から発せられた光が入射する面に、前記第1LED素子の発光波長より小さな周期で形成された周期構造を有してもよい。
前記開口の前記SiC蛍光体の外側に設けられ、無機材料からなるレンズを備えてもよい。
紫外光を発する紫外LED素子と、
青色光を発する青色LED素子と、
緑色光を発する緑色LED素子と、
赤色光を発する赤色LED素子と、
前記紫外LED素子、前記青色LED素子、前記緑色LED素子及び前記赤色LED素子が搭載され、無機材料からなる基板と、
前記紫外LED素子、前記青色LED素子、前記緑色LED素子、前記赤色LED素子及び前記基板を収容し、無機材料からなる筐体と、
B及びAlの少なくとも一方と、Nと、がドープされ、前記紫外LED素子から発せられる光により励起されると可視光を発するSiC蛍光板と、を備えた発光装置が提供される。
図1に示すように、発光装置1は、一端に開口2aが形成された円筒状の筐体2と、この開口2aを閉塞するSiC蛍光板3と、筐体2の他端に形成される端子部4と、を有している。本実施形態においては、筐体2の一端側を上方向、他端側を下方向として説明する。筐体2には、端子部4から電力が供給される複数種類のLED素子が収容されており、LED素子から発せられる紫外光によりSiC蛍光板3が励起されて発光するようになっている。尚、LED素子から発せられた青色光、緑色光及び赤色光は、波長変換されることなくSiC蛍光体3を透過する。
図2に示すように、筐体2は、無機材料からなり、下端が閉塞され、この閉塞部分が底部2bをなしている。筐体2は、セラミックからなり、本実施形態においてAlNである。底部2bには、紫外LED素子11、青色LED素子12、緑色LED素子13及び赤色LED素子14を搭載する搭載基板10が固定される。搭載基板10の固定方法は任意であるが、本実施形態においては、搭載基板10は底部2bと螺合するねじ5により固定されている。筐体2の開口2aの部分は、段状に形成されており、SiC蛍光板3が段状部に固定されている。また、筐体2は、底部2bから下方へ突出するフランジ2cを有している。本実施形態においては、フランジ2cは、周方向に亘って形成されている。
図3(a)に示すように、SiC蛍光板3は、表面及び裏面に所定の周期構造が形成されている。周期構造は多数の略円錐状の凸部3aによって構成されており、各凸部3aがSiC蛍光板3の表面及び裏面に沿った方向に周期的に配列されている。尚、各凸部3aを、三角錐、四角錐のような多角錘形状としてもよい。
図3(b)に示すように、各凸部3aは、平面視にて、所定の周期で三角格子状に整列して形成される。各凸部3aの平均周期は、任意であるが、本実施形態では200nmとされている。なお、平均周期は、互いに隣接する凸部3aの平均ピーク間距離で定義される。各凸部3aは、略円錐状に形成され、平均的なボトム直径が150nmであり、平均高さが400nmとなっている。このように、透過する光の光学波長に対して十分に小さな周期構造を形成することにより、SiC蛍光板3と空気との界面にて反射することが防止できる。従って、各LED素子11,12,13,14から発せられる近紫外光および可視光をSiC蛍光板3へ効率よく入射させるとともに、SiC蛍光板3から可視光を効率よく出射させることができる。
図4に示すように、搭載基板10は、平面視にて正方形状に形成され、各LED素子11,12,13,14が前後方向及び左右方向に所定の間隔をおいて搭載されている。本実施形態においては、各LED素子11,12,13,14は、平面視にて約350μm角に形成され、各LED素子11,12,13,14同士の間隔は約20μmとなっている。本実施形態においては、各LED素子11,12,13,14は、封止されていない。また、本実施形態においては、搭載基板10には、7列及び7行で計49個の各LED素子11,12,13,14が搭載される。詳しくは、紫外LED素子11が41個、青色LED素子12が2個、緑色LED素子13が4個、赤色LED素子14が2個となっている。
図5(a)に示すように、搭載基板10には、例えばSnからなる配線パターン10aが形成され、各LED素子11との電気接続位置にはSn膜10bが形成されている。尚、図5(a)においては、フリップチップ型の各LED素子11を図示している。
一方、図5(b)に示すように、各LED素子11の一対の電極には、Au膜11aが形成されている。そして、図5(b)中の矢印に示すように、搭載基板10のSn膜10b上に、Au膜11aを下方として各LED素子11を載置する。
この状態で、搭載基板10を、水素ガスと窒素ガスの混合ガスよりなるフォーミングガスが流動する雰囲気において加熱して、各LEDチップ11を搭載基板10に接合する。これにより、図5(c)に示すように、各LEDチップ11は、AuSn合金10cにより搭載基板10の配線パターン10aに接続される。
また、SiC蛍光板3の出射側の面に紫外光を反射する反射膜を形成してもよい。この反射膜は、例えば、無機材料からなる多層反射膜(DBR膜)であってもよいし、ガラスよりも反射率の高い無機材料からなる膜であってもよい。これにより、外部への紫外光の出射が阻止されるとともに、紫外光をSiC蛍光板3側へ反射させて効率良く波長変換を行うことができる。
2 筐体
2a 開口
2b 底部
2c フランジ
3 SiC蛍光板
3a 凸部
4 端子部
4a 円筒部
4b 傾斜部
4c 第1電極
4d 絶縁部
4e 第2電極
5 ねじ
6 内部導線
7 レンズ
8 ヒートシンク
9 反射鏡
10 搭載基板
11 紫外LED素子
12 青色LED素子
13 緑色LED素子
14 赤色LED素子
101 発光装置
200 車両
200a ヘッドライト
201 発光装置
220 レンズ
Claims (6)
- 紫外光を発する第1LED素子と、
可視光を発する第2LED素子と、
前記第1LED素子及び前記第2LED素子が搭載され、無機材料からなる基板と、
前記第1LED素子、前記第2LED素子及び前記基板を収容し、無機材料からなる筐体と、
B及びAlの少なくとも一方と、Nと、がドープされ、前記第1LED素子から発せられる光により励起されると可視光を発するSiC蛍光板と、を備えた発光装置。 - 前記第1LED素子は、ピーク波長が408nm以下の光を発し、
前記第2LED素子は、ピーク波長が408nmを超える光を発する請求項1に記載の発光装置。 - 前記筐体は、開口を有し、
前記SiC蛍光板は、前記開口に設けられる請求項2に記載の発光装置。 - 前記SiC蛍光板は、前記第1LED素子から発せられた光が入射する面に、前記第1LED素子の発光波長より小さな周期で形成された周期構造を有する請求項3に記載の発光装置。
- 前記開口の前記SiC蛍光体の外側に設けられ、無機材料からなるレンズを備えた請求項4に記載の発光装置。
- 紫外光を発する紫外LED素子と、
青色光を発する青色LED素子と、
緑色光を発する緑色LED素子と、
赤色光を発する赤色LED素子と、
前記紫外LED素子、前記青色LED素子、前記緑色LED素子及び前記赤色LED素子が搭載され、無機材料からなる基板と、
前記紫外LED素子、前記青色LED素子、前記緑色LED素子、前記赤色LED素子及び前記基板を収容し、無機材料からなる筐体と、
B及びAlの少なくとも一方と、Nと、がドープされ、前記紫外LED素子から発せられる光により励起されると可視光を発するSiC蛍光板と、を備えた発光装置。
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