JP2010021268A - Light emitting device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、LED素子を備え、白色光を発する発光装置に関する。 The present invention relates to a light emitting device that includes an LED element and emits white light.
従来、LED素子と蛍光体との組合せにより、白色光を発する発光装置が知られている(例えば、特許文献1参照)。特許文献1に記載の発光装置は、300〜470nmの光を発するLED素子を備え、この光により励起される蛍光体によって部分的に又は完全により長波長の光に変換されることにより、白色光を生成している。尚、蛍光体は、LED素子を封止する封止樹脂に分散されている。
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)。
A light emitting device capable of generating white light by a combination of a red LED element, a green LED element, and a blue LED element is also known (see, for example, Patent Document 2).
しかしながら、特許文献1に記載の発光装置では、封止樹脂中の蛍光体の耐熱性が低く、装置の使用時に発光装置の温度が上昇すると発光効率が低下する。また、LED素子の発熱量が制限されるので、LED素子へ大きな電流を流して光量を増大させることは困難である。
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。
However, in the light emitting device described in Patent Document 1, the heat resistance of the phosphor in the sealing resin is low, and the luminous efficiency decreases when the temperature of the light emitting device rises during use of the device. In addition, since the amount of heat generated by the LED element is limited, it is difficult to increase the amount of light by flowing a large current through the LED element.
Here, as in the light emitting device described in
本発明は、前記事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、装置の使用時に発光効率が低下することがなく、LED素子へ大きな電流を流して光量を増大させることができ、かつ、良好な演色性の白色光を得ることのできる発光装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and the object of the present invention is to reduce the light emission efficiency when the apparatus is used and to increase the amount of light by flowing a large current to the LED element. Another object of the present invention is to provide a light emitting device capable of obtaining white light with good color rendering properties.
前記目的を達成するため、本発明では、
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、BとAlの少なくとも一方及びNがドープされたSiCからなり、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蛍光基板と、
前記SiC蛍光基板を収容し、無機材料からなる筐体と、を備えた発光装置が提供される。
In order to achieve the above object, in the present invention,
A first LED element that emits ultraviolet light;
A second LED element that emits visible light;
A SiC fluorescent substrate on which the first LED element and the second LED element are mounted, made of SiC doped with at least one of B and Al and N, and emitting visible light when excited by light emitted from the first LED element; ,
There is provided a light emitting device including a housing made of an inorganic material and containing the SiC fluorescent substrate.
上記発光装置において、
前記第1LED素子のピーク波長は、408nm以下であり、
前記第2LED素子のピーク波長は、408nmを超えることが好ましい。
In the above light emitting device,
The peak wavelength of the first LED element is 408 nm or less,
The peak wavelength of the second LED element preferably exceeds 408 nm.
上記発光装置において、
前記SiC蛍光基板は、前記第1LED素子及び前記第2LED素子の搭載面に、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ことが好ましい。
In the above light emitting device,
It is preferable that the SiC fluorescent substrate has a periodic structure formed on the mounting surface of the first LED element and the second LED element with a period smaller than the emission wavelength of the first LED element.
上記発光装置において、
前記筐体は、開口を有し、
前記開口に設けられ、前記第2LED素子及び前記SiC蛍光基板から発せられる光に対して透明な無機材料からなる透明部材を備える構成としてもよい。
In the above light emitting device,
The housing has an opening;
It is good also as a structure provided with the transparent member which is provided in the said opening and consists of an inorganic material transparent with respect to the light emitted from the said 2nd LED element and the said SiC fluorescent substrate.
上記発光装置において、
前記透明部材は、紫外成分の少なくとも一部をカットすることが好ましい。
In the above light emitting device,
The transparent member preferably cuts at least part of the ultraviolet component.
上記発光装置において、
前記透明部材は、BとAlの少なくとも一方及びNがドープされたSiCからなり、前記第1LED素子から発せられる光を吸収して可視光を発する構成としてもよい。
In the above light emitting device,
The transparent member may be made of SiC doped with at least one of B and Al and doped with N, and may absorb visible light and emit visible light.
また、前記目的を達成するため、本発明では、
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、BとAlの少なくとも一方及びNがドープされたSiCからなり、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蛍光基板と、
前記SiC蛍光基板を収容し、無機材料からなる筐体と、を備えた発光装置を提供する。
In order to achieve the object, in the present invention,
An ultraviolet LED element emitting ultraviolet light;
A blue LED element emitting blue light;
A green LED element emitting green light;
A red LED element emitting red light;
The ultraviolet LED element, the blue LED element, the green LED element, and the red LED element are mounted, and are composed of SiC doped with at least one of B and Al and N, and are excited by light emitted from the ultraviolet LED element. Then, a SiC fluorescent substrate that emits visible light,
Provided is a light-emitting device including a housing made of an inorganic material and containing the SiC fluorescent substrate.
本発明によれば、SiC蛍光板は高い耐熱性を有するので、装置の使用時に従来のように発光効率が低下することはないし、装置自体の耐熱性が向上するので、LED素子へ大きな電流を流して光量を増大させることが可能となる。さらにまた、SiC蛍光板は、第1LED素子から発せられた光により励起されると、LED素子等と比べて半値幅の大きな光を発するので、良好な演色性の白色光を得ることができる。 According to the present invention, since the SiC fluorescent plate has high heat resistance, the light emission efficiency does not decrease as in the prior art when the device is used, and the heat resistance of the device itself is improved, so that a large current flows to the LED element. As a result, the amount of light can be increased. Furthermore, when the SiC fluorescent plate is excited by light emitted from the first LED element, it emits light having a larger half-value width than that of the LED element or the like, so that white light with good color rendering can be obtained.
図1は、本発明の一実施形態を示す発光装置の外観斜視図である。
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を閉塞するレンズ3と、筐体2の他端に形成される端子部4と、筐体2内に配置され紫外LED素子と可視LED素子を搭載したSiC製のSiC蛍光基板10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蛍光基板10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レンズ3を透過する。
FIG. 1 is an external perspective view of a light emitting device showing an embodiment of the present invention.
As shown in FIG. 1, a light emitting device 1 includes a
図2は、発光装置の概略縦断面図である。
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SiC蛍光基板10が固定される。SiC蛍光基板10の固定方法は任意であるが、本実施形態においては、SiC蛍光基板10は底部2bと螺合するねじ5により固定されている。本実施形態においては、SiC蛍光体基板10は、底部2bと離隔して設けられ、底部2bと対抗する面に各LED素子11,12,13,14が搭載されている。筐体2の開口2aの部分は、段状に形成されており、レンズ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。
FIG. 2 is a schematic longitudinal sectional view of the light emitting device.
As shown in FIG. 2, the housing |
端子部4は、無機材料からなり、電力を供給する所定のソケットに対して螺合可能に構成される。端子部4は、筐体2のフランジ2cの内周面に固定される円筒部4aと、円筒部4aの下端と連続的に形成され下方へ向かって窄む傾斜部4bと、傾斜部4bの下端に設けられ外面に雄ねじが形成される第1電極部4cと、第1電極部4cの下端と連続的に形成され径方向内側へ延びる絶縁部4dと、絶縁部4dの径方向内側を閉塞する第2電極4eと、を有している。円筒部4a、傾斜部4b及び絶縁部4dは絶縁性を有するセラミックからなり、第1電極4c及び第2電極4eは導電性を有する金属からなる。円筒部4a、傾斜部4b及び絶縁部4dは、筐体2と同じ材料とすることが好ましい。第1電極4c及び第2電極4eは、内部導線6によりねじ5と電気的に接続されている。本実施形態においては、ねじ5は、導電性の金属からなり、SiC蛍光基板10と螺合すると、SiC蛍光基板10の配線パターンと電気的に接続されるようになっている。
The
レンズ3は、ガラスからなり、出射面が上方へ凸の形状を呈して筐体2から出射される光を集光する。ここで、ガラスは、透過する光に紫外光が含まれる場合、単体で例えば70%以上の紫外光をカットする。また、本実施形態においては、レンズ3の筐体2の内側の面に、後述する紫外LED素子11から発せられた光を反射し無機材料からなる多層反射膜(DBR膜)が形成されている。多層反射膜は、例えばSiO2/TiO2の構成とすることができる。尚、多層反射膜でなく、紫外光に対してガラスよりも反射率の高い無機材料を、レンズ3のガラスの内側の面に塗布してもよい。
The
SiC蛍光基板10は、6層ごとに周期的な構造をとる6H型のSiC結晶からなる。SiC蛍光基板10は、ドナー不純物としてNを含むとともに、アクセプタ不純物としてAl及びBを含んでいる。SiC蛍光基板10には、Alが例えば2×1018cm−3、Bが例えば1×1019cm−3、Nが例えば1.5×1019cm−3の濃度でドープされている。尚、Al、B及びNの濃度は任意であるが、SiC蛍光基板10を励起させて発光させるには、AlとBの濃度の和が、Nの濃度よりも小さくなければならない。SiC蛍光基板10は、紫外光により励起されると、ドナーとアクセプタの再結合により蛍光を生じる。この蛍光は、LED素子から発せられる光と比べると、極めて大きな半値幅を有している。SiC蛍光基板10の製造方法は任意であるが、例えば昇華法、化学気相成長法によってSiC結晶を成長させて製造することができる。このとき、結晶成長中の雰囲気における窒素ガス(N2)の分圧を適度に調整することにより、SiC蛍光基板10における窒素濃度を任意に設定することができる。一方、Al及びBを単体で、または、Al化合物及びB化合物を原料に対して適量混合させることにより、SiC蛍光基板10におけるAl濃度及びB濃度を任意に設定することができる。
The
図3はSiC蛍光基板の拡大図であり、(a)は一部縦断面図、(b)は一部平面図である。
図3(a)に示すように、SiC蛍光基板3は、各LED素子の搭載面及び搭載面と反対側の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10eによって構成されており、各凸部10eがSiC蛍光基板3の搭載面に沿った方向に周期的に配列されている。尚、各凸部10eを三角錐、四角錐のような多角錘形状としてもよいし、周期構造を設けるか否かも任意である。
3A and 3B are enlarged views of the SiC fluorescent substrate, in which FIG. 3A is a partial longitudinal sectional view, and FIG. 3B is a partial plan view.
As shown in FIG. 3A, the
図3(b)に示すように、各凸部10e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10e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10eの平均ピーク間距離で定義される。各凸部10e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、紫外LED素子11が発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蛍光基板10の表面にて光が反射することが防止できる。従って、各紫外LED素子11から発せられる近紫外光をSiC蛍光基板10へ効率よく入射させるとともに、近紫外光が波長変換された白色光をSiC蛍光基板10から効率よく出射させることができる。
As shown in FIG. 3B, the
図4は、SiC蛍光基板の模式平面図である。
図4に示すように、SiC蛍光基板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、SiC蛍光基板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。
FIG. 4 is a schematic plan view of the SiC fluorescent substrate.
As shown in FIG. 4, the
第1LED素子としての紫外LED素子11は例えばピーク波長が380nmの光を発し、第2LED素子としての青色LED素子12は例えばピーク波長が450nmの光を発し、第2LED素子としての緑色LED素子13は例えばピーク波長が550nmの光を発し、第2LED素子としての赤色LED素子14は例えばピーク波長が650nmの光を発する。尚、各LED素子11,12,13,14は、材質が特に限定されることはなく、例えば、AlINGaN、AlGaN、InGaN、GaN、ZnSe、GaP、GaAsP、AlGaInP、AlGaAs等の材料を用いることができる。
For example, the
SiC蛍光基板10は、絶縁性の無機材料からなり、表面に配線パターン10aが形成されている。また、SiC蛍光基板10は、4つの角部にてねじ5により筐体2に締結されている。4つのねじ5のうち、対角に位置する2つのねじ5に配線パターン10aが電気的に接続されている。
The
図5は、LED素子のSiC蛍光基板への搭載方法の一例を示す説明図であり、(a)はLED素子を搭載する前のSiC蛍光基板の平面図、(b)はLED素子を搭載する際のSiC蛍光基板の側面図、(c)はLED素子を搭載した後のSiC蛍光基板の側面図である。
図5(a)に示すように、SiC蛍光基板10には、例えばAu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、SiC蛍光基板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、SiC蛍光基板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SiC蛍光基板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SiC蛍光基板10の配線パターン10aに接続される。
FIG. 5 is an explanatory view showing an example of a method for mounting the LED element on the SiC fluorescent substrate, (a) is a plan view of the SiC fluorescent substrate before mounting the LED element, and (b) is mounting the LED element. The side view of the SiC fluorescent substrate at the time, (c) is a side view of the SiC fluorescent substrate after mounting the LED element.
As shown in FIG. 5A, a
On the other hand, as shown in FIG. 5B, an
In this state, the
このように各LED素子11,12,13,14をSiC蛍光基板10に接合する場合、SiC蛍光基板10及び各LEDチップ11,12,13,14にAuSn合金による合金膜を予め形成する必要はない。また、各LED素子11,12,13,14が自重によりSiC蛍光基板10に接合されることになるので、各LED素子11,12,13,14を必ずしも加圧する必要はないし、加圧の不均一性に起因する弊害を抑制することができる。さらには、AuSn合金10cには柱状結晶が形成されるようになるので、各LED素子11,12,13,14は電流に対する高い発光効率を得ることができ、AuSn合金10cによる接合部に優れた耐熱性及び熱伝導性が付与される。
Thus, when each
以上のように構成された発光装置1では、端子部4を外部のソケットへ螺合することにより、各LED素子11,12,13,14へ電力を供給可能な状態となる。そして、各LED素子11,12,13,14に電流を印加すると、各LED素子11,12,13,14から所定波長の光が発せられる。
In the light emitting device 1 configured as described above, the
紫外LED素子11からSiC蛍光基板10側へ発せられた紫外光は、搭載面からSiC蛍光基板10へ入射し、SiC蛍光基板10に吸収されて白色に変換された後、SiC蛍光基板10から出射する。SiC蛍光基板10から出射した白色光は、レンズ3を透過して筐体2の外部へ放射される。尚、紫外LED素子11から波長変換されることなくレンズ3へ入射した紫外光は、レンズ3の多層反射膜によりSiC蛍光基板10側へ反射された後、SiC蛍光基板10へ入射し、SiC蛍光基板10に吸収されて白色に変換された後、SiC蛍光基板10から出射する。
The ultraviolet light emitted from the
ここで、SiC蛍光基板10の搭載面及び搭載面と反対側の面に周期構造が形成されていることから、SiC蛍光基板10内へ紫外光が効率よく入射するとともに、白色光がSiC蛍光基板10から効率よく出射する。また、SiC蛍光基板10内においては、紫外光を励起光としてドナー・アクセプタ・ペアによって発光している。本実施形態においては、アクセプタとしてAlとBがドープされており、緑色領域にピーク波長を有する青色領域から赤色領域にかけてのブロードな波長の発光により純白色の発光が得られることになる。この純白色の発光のみであっても、青色LED素子と黄色蛍光体を組み合わせた従来の発光装置よりも高い演色性の白色光を得ることができる。本実施形態の発光装置1は、LED素子を用いて、従来のハロゲンランプの代替品の照明装置として利用することができる。
Here, since the periodic structure is formed on the mounting surface of the
また、紫外LED素子11を除く各LED素子12,13,14から発せられた可視光(本実施形態においては、青色光、緑色光及び赤色光)は、SiC蛍光基板10へ入射し、波長変換されることなくSiC蛍光基板10の表面から出射する。これは、SiC蛍光基板10は、408nm以下の波長の光で励起され、408nmを超える波長の光に対しては透明であることによる。SiC蛍光基板10から出射した可視光は、レンズ3を透過して筐体2の外部へ放射される。
Moreover, visible light (in this embodiment, blue light, green light, and red light) emitted from the
このように、各LED素子11,12,13,14へ通電すると、SiC蛍光板3の蛍光による白色光と、SiC蛍光板3を透過した青色光、緑色光及び赤色光と、の混合光が外部へ放出される。従って、SiC蛍光板3の純白色の蛍光に加えて、青色成分、緑色成分及び赤色成分を青色LED素子12、緑色LED素子13及び赤色LED素子14で補うことができ、極めて高い演色性を有する白色光を得ることができる。
As described above, when the
また、レンズ3が紫外光をカットするようにしたので、紫外光が筐体2の外へ放射されることはない。さらに、レンズ3により紫外光が筐体2内へ反射されるようにしたので、紫外光を筐体2内へ閉じ込めて、SiC蛍光基板10の励起を効率良く行うことができる。
In addition, since the
また、本実施形態においては、可視光を発する各LED素子12,13,14のうち、緑色LED素子13の数を、青色LED素子12及び赤色LED素子14の数よりも多くしたので、出射する白色光を利用者に対してより明るく感じさせることができる。これは、人間の視感度は、緑色領域で最も高いからである。
In the present embodiment, among the
また、各LED素子11,12,13,14が発光した際には、各LED素子11,12,13,14が発熱する。本実施形態の発光装置1では、筐体2、レンズ3、端子部4、SiC蛍光基板10等が無機材料により構成されているので、LED素子を蛍光体含有樹脂で封止したり、樹脂製のレンズを有する従来の発光装置と比べ、耐熱性を飛躍的に向上することができる。従って、従来必要とされていた放熱機構を省略したり、各LED素子11,12,13,14へ流す電流を増大させて発光量を増大させたりすることができ、実用に際して極めて有利である。尚、耐熱性の観点からは、発光装置1に樹脂を一切使わない構成とすることが好ましい。
Further, when each
尚、前記実施形態においては、レンズ3が紫外光を反射する反射膜を形成したものを示したが、レンズ3は紫外カット膜を有するものであってもよい。紫外カット膜は、例えば無機ポリマーに無機紫外吸収剤を含有させてなり、レンズ3の少なくとも一方の面に形成してもよいし、合わせガラスの中間の膜としてもよい。尚、レンズ3は、筐体2から発せられる可視光に対して透過性を有していれば、ガラス以外の無機材料から形成してもよい。この場合も、レンズ3を、紫外成分を吸収する材料、紫外成分を反射する構造等を用いることにより、紫外光の少なくとも一部をカットすることが望ましい。
In the above embodiment, the
例えば、レンズ3を、ドナー不純物としてNを含むとともに、アクセプタ不純物としてAl及びBを含むSiC蛍光板としてもよい。レンズ3をSiC蛍光板とすることにより、レンズ3により紫外光を吸収しつつ、レンズ3から可視光を放出することができる。この場合、レンズ3のSiC蛍光板の両面に、SiC蛍光基板10と同様に周期構造を形成することが望ましい。また、例えば、SiC蛍光基板10にはB及びNをドープして黄色光を生じさせるとともにレンズ3のSiC蛍光板にはAl及びNをドープして青色光を生じさせたり、この逆に、SiC蛍光基板10にAl及びNをドープしてレンズ3のSiC蛍光板にはB及びNをドープするなど、SiC蛍光基板10とレンズ3とが異なる波長で発光するようにしてもよい。
For example, the
また、前記実施形態においては、ソケットに端子部4を螺合させる発光装置1を示したが、例えば図6から図8に示すように、車両200用のヘッドライト200aの発光装置201とすることもできる。図6の車両200は、自動車車両であり、前部にヘッドライト200aを備えている。図7に示すヘッドライト200a用の発光装置201は、筐体2の下部に端子部が設けられておらず、筐体2の底部2bにヒートシンク8が接続されている。また、筐体2の上部には、開口2aから出射した光を反射させる反射鏡9が設けられている。図8に示すように、反射鏡9にて反射された白色光は、レンズ220によって所定方向へ集光されるようになっている。この発光装置201では、耐熱温度が高いことから、従来の樹脂封止タイプのLEDヘッドライトと比較して、ヒートシンク8を小型とすることができる。また、ヒートシンク8を設けない構成としても支障はないし、自動車車体の所定箇所に発光装置201を接続して車体自体を放熱部材として利用することも可能である。
Moreover, in the said embodiment, although the light-emitting device 1 which screwed the
また、前記実施形態においては、筐体2及び端子部4をAlNから形成したものを示したが、無機材料であれば材質は任意であり、例えば、Si、SiC等を用いてもよいし、アクセプタ不純物及びドナー不純物がドープされた波長変換SiCを用いることも可能である。また、例えば、図9及び図10に示すように、筐体302,402が可視光に対して透明なガラスからなる発光装置301,401としてもよい。
Moreover, in the said embodiment, although what formed the housing | casing 2 and the
図9の発光装置301は、LEDランプであり、ガラスの筐体302が略球形に形成されるとともに、端子部4が従来の白熱電球と同様に構成され、端子部4とSiC蛍光基板10とは内部導線306により電気的に接続されている。この発光装置301では、SiC蛍光基板10は、筐体302の中心側に配置され、各LED素子11,12,13,14の搭載面及び搭載面と反対側の面に前述の周期構造が形成されている。また、SiC蛍光基板10は、端子部4から延び無機材料からなる支持部305により支持されている。
The light-emitting
図10の発光装置401は、LEDランプであり、ガラスの筐体402が略半球形に形成されるとともに筐体402の開口を閉塞する平板状のガラスのレンズ403が設けられ、端子部4が従来のハロゲンランプと同様に構成され、端子部4とSiC蛍光基板10とは内部導線406により電気的に接続されている。この発光装置401では、SiC蛍光基板10は、筐体402の中心側に配置され、各LED素子11,12,13,14の搭載面及び搭載面と反対側の面に前述の周期構造が形成されている。
The light-emitting
図9及び図10の発光装置301,401では、各LED素子11,12,13,14をSiC蛍光基板10に片面実装したものを図示しているが、両面実装としてもよい。また、図9及び図10の発光装置301,401においても、筐体302,402やレンズ403に紫外光を反射させる反射膜を設けたり、紫外光を吸収する紫外カット膜を設けることが好ましい。さらに、筐体302,402やレンズ403を、アクセプタ不純物及びドナー不純物がドープされた波長変換SiCとしてもよい。
In the
また、前記実施形態においては、各LED素子11にAu膜11aを形成し、SiC蛍光基板10にSn膜10bと接合されるものを示したが、例えば図11に示すように、SiC蛍光基板10にAuSnはんだ10dを形成しておいて各LED素子11をSiC蛍光基板10にはんだ接合するようにしてもよい。また、前記実施形態のおいては、各LED素子11がフリップチップ接合されるものを示したが、例えば図11に示すようにワイヤ11bを用いたフェイスアップ接合であってもよく、各LED素子11,12,13,14の実装形態は任意である。
Moreover, in the said embodiment, although Au film |
また、例えば、図12(a)及び(b)に示すように、SiC蛍光基板510に、主回路パターン510aとともに、交流を直流に整流する整流回路510bを設けてもよい。図12(a)に示すSiC蛍光基板510と、図12(b)に示すSiC蛍光基板510は、それぞれLEDランプに用いられる。
図12(a)では、計21個のLED素子がSiC蛍光基板510に搭載され、ワイヤボンディングを用いて直列に接続された3つのLED素子を単位とする回路が、7つ並列に設けられている。電源として交流12Vが用いられ、各LED素子には約4Vの電圧が印加される。
図12(b)では、計33個のLED素子がSiC蛍光基板510に搭載され、全LED素子がワイヤボンディングを用いて直列に接続されている。電源として交流100Vが用いられ、各LED素子には約3Vの電圧が印加される。
For example, as shown in FIGS. 12A and 12B, a
In FIG. 12 (a), a total of 21 LED elements are mounted on the
In FIG. 12B, a total of 33 LED elements are mounted on the
また、前記実施形態においては、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個の例を示したが、各LED素子11,12,13,14の数は任意に設定できる。また、青色LED素子12、緑色LED素子13及び赤色LED素子14を全て備える必要はなく、例えば、暖色系の白色を得るのであれば青色LED素子12を設けずに赤色LED14の割合を多くし、寒色系の白色を得るのであれば赤色LED素子14を設けずに青色LED14の割合を多くすればよい。すなわち、第1LED素子として紫外光を発するLED素子を用い、第2LED素子として可視光を発するLED素子を用いれば、各LED素子の発光波長は任意である。ただし、SiC蛍光板3が408nm以下の光により励起されるので、第1LED素子のピーク波長は408nm以下で、第2LED素子のピーク波長が408nmを超えるようにすることが望ましい。
Moreover, in the said embodiment, although the
また、前記実施形態においては、各LED素子11,12,13,14が封止されていないものを示したが、透明ガラス等の無機材料で封止されるようにしてもよい。この場合も、封止材の無機材料であるので、発光装置1の耐熱性が損なわれることはない。
In the embodiment, the
また、前記実施形態においては、SiC蛍光基板10にアクセプタとしてAl及びBをドープしたものを示したが、アクセプタとしてAlとBの一方をドープしたものであってもよい。アクセプタがAlのみでドナーがNの場合は、青色領域にピーク波長を有する蛍光を発し、アクセプタがBのみでドナーがNの場合は、黄色領域にピーク波長を有する蛍光を発することになる。すなわち、暖色系の白色を得るのであれば、アクセプタをBのみとすると好適であり、寒色系の白色を得るのであれば、アクセプタをAlのみとすると好適である。その他、具体的な細部構造等についても適宜に変更可能であることは勿論である。
Moreover, in the said embodiment, although what doped Al and B as an acceptor to the
1 発光装置
2 筐体
2a 開口
2b 底部
2c フランジ
3 レンズ
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 SiC蛍光基板
10e 凸部
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
301 発光装置
302 筐体
305 支持部
306 内部導線
401 発光装置
402 筐体
403 レンズ
405 支持部
406 内部導線
510 SiC蛍光基板
510a 主回路パターン
510b 整流回路
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Light-emitting
Claims (7)
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、BとAlの少なくとも一方及びNがドープされたSiCからなり、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蛍光基板と、
前記SiC蛍光基板を収容し、無機材料からなる筐体と、を備えた発光装置。 A first LED element that emits ultraviolet light;
A second LED element that emits visible light;
A SiC fluorescent substrate on which the first LED element and the second LED element are mounted, made of SiC doped with at least one of B and Al and N, and emitting visible light when excited by light emitted from the first LED element; ,
A light-emitting device comprising: a housing made of an inorganic material that houses the SiC fluorescent substrate.
前記第2LED素子のピーク波長は、408nmを超える請求項1に記載の発光装置。 The peak wavelength of the first LED element is 408 nm or less,
The light emitting device according to claim 1, wherein a peak wavelength of the second LED element exceeds 408 nm.
前記開口に設けられ、前記第2LED素子及び前記SiC蛍光基板から発せられる光に対して透明な無機材料からなる透明部材を備えた請求項2または3に記載の発光装置。 The housing has an opening;
The light emitting device according to claim 2, further comprising a transparent member made of an inorganic material that is provided in the opening and is transparent to light emitted from the second LED element and the SiC fluorescent substrate.
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、BとAlの少なくとも一方及びNがドープされたSiCからなり、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蛍光基板と、
前記SiC蛍光基板を収容し、無機材料からなる筐体と、を備えた発光装置。 An ultraviolet LED element emitting ultraviolet light;
A blue LED element emitting blue light;
A green LED element emitting green light;
A red LED element emitting red light;
The ultraviolet LED element, the blue LED element, the green LED element, and the red LED element are mounted, and are composed of SiC doped with at least one of B and Al and N, and are excited by light emitted from the ultraviolet LED element. Then, a SiC fluorescent substrate that emits visible light,
A light-emitting device comprising: a housing made of an inorganic material that houses the SiC fluorescent substrate.
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