JP2010508669A - 発光装置 - Google Patents
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Abstract
Description
なり、色むらが少なくなる」というモデルを仮定している。
た光取出し面の縁部における前記1次光の輝度が前記縁部の内側の領域における前記1次光の輝度よりも高く設定されているのが好ましい。この好ましい例によれば、発光素子の光取出し面の縁部における1次光の輝度が前記縁部の内側の領域における前記1次光の輝度よりも高く設定されていることにより、発光素子を覆う波長変換部の光取出し面内での光色差を解消することができるので、発光装置から取り出される光の色むらを低減して、照射面を均一な色の光で照らすことが可能となる。また、この場合には、前記発光素子は、縁部と前記縁部の内側の領域の少なくとも2つのダイオードに分割され、前記縁部のダイオードと前記縁部の内側の領域のダイオードとは、直列に接続され、かつ、前記縁部のダイオードの前記発光層の面積が、前記縁部の内側の領域のダイオードの前記発光層の面積よりも小さいのが好ましい。この好ましい例によれば、縁部のダイオードの発光層の電流密度を高くすることができるので、発光素子の光取出し面の縁部における1次光の輝度を、縁部の内側の領域における1次光の輝度よりも高くすることができる。また、この場合には、前記発光素子は、縁部と前記縁部の内側の領域の少なくとも2つのダイオードに分割され、前記縁部のダイオードと前記縁部の内側の領域のダイオードとが、電気的に独立に駆動可能であるのが好ましい。この好ましい例によれば、発光素子の光取出し面の縁部における1次光の輝度が縁部の内側の領域における1次光の輝度よりも高くなるように、電流注入を行うことができる。また、この場合には、前記発光素子の少なくとも一方の電極が、縁部のみに設けられているのが好ましい。この好ましい例によれば、発光素子の縁部の電流密度を高くすることができるので、発光素子の光取出し面の縁部における1次光の輝度を、縁部の内側の領域における1次光の輝度よりも高くすることができる。また、この場合には、前記発光素子は、少なくとも一方の電極において、縁部の電極間隔が前記縁部の内側の領域の電極間隔よりも小さいのが好ましい。この好ましい例によれば、発光素子の縁部の電流密度を高くすることができるので、発光素子の光取出し面の縁部における1次光の輝度が縁部の内側の領域における1次光の輝度よりも高くなる。また、この場合には、前記発光素子は、少なくとも一方の電極において、縁部の電極抵抗が前記縁部の内側の領域の電極抵抗よりも小さいのが好ましい。この好ましい例によれば、発光素子の縁部の電流密度を高くすることができるので、発光素子の光取出し面の縁部における1次光の輝度が縁部の内側の領域における1次光の輝度よりも高くなる。また、この場合には、前記発光素子は、縁部の内側の領域の内部抵抗が前記縁部の内部抵抗よりも大きいのが好ましい。この好ましい例によれば、発光素子の縁部の電流密度を高くすることができるので、発光素子の光取出し面の縁部における1次光の輝度が縁部の内側の領域における1次光の輝度よりも高くなる。また、この場合には、前記発光素子は、縁部の前記1次光の透過率が前記縁部の内側の領域の前記1次光の透過率よりも大きいのが好ましい。この好ましい例によれば、発光素子の光取出し面の縁部における1次光の輝度を、縁部の内側の領域における1次光の輝度よりも高くすることができる。
部の母材よりも高い屈折率のナノ粒子材を有するのが好ましい。
まず、図1〜図6を参照しながら、本発明の第1の実施の形態の発光装置について説明する。図1は、本実施の形態における発光装置を示す概略断面図である。図2は、本実施の形態の発光装置に用いられる発光素子を模式的に示したものであり、(a)は断面図、(b)は光取出し面を示す平面図である。図3は、本実施の形態における発光装置の使用状態を示す図であり、(a)は封止材を用いたもの、(b)は封止ガスを用いたもの、(c)は封止ガスを用い、かつ、モジュール化したものである。図4は、本実施の形態の発光装置に用いられる発光素子をより具体的に示したものであり、(a)は断面図、(b)は光取出し面と反対側の面を示す平面図である。図5は、本実施の形態の発光装置に用いられる発光素子をより具体的に示したものであり、(a)は断面図、(b)は発光層の面積比を示す図である。図6は、本実施の形態の発光装置をより具体的に示した断面図である。
エピタキシャル成長したものを基台2に配置する形態のほか、この成長基板が残らない状態で基台2に配置する形態がある。
ミド樹脂、イミド樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリフェニルサルファイド樹脂、液晶ポリマー、ABS樹脂、PMMA樹脂、環状オレフィンコポリマー等の樹脂やこれらの混合物からなる樹脂、あるいは、金属アルコキシドやコロイド状シリカを出発材料とするゾル−ゲル法によるガラス、低融点ガラス等のガラスを使用することができる。また、これらの透光性材料を母材とし、この母材中に金属酸化物粒子を分散させたコンポジット材を使用することもできる。また、硬化性樹脂を母材とする場合には、未硬化状態の硬化性樹脂に上記金属酸化物粒子を分散させることによって硬化前における上記硬化性樹脂のチクソ性を向上させることができるため、波長変換部4を容易に所望の形状に成形することができる。また、樹脂単独で使用する場合に比べて熱伝導性が向上するため、発光素子3からの熱を効率良く放熱することが可能となる。
の輝度が縁部5aの内側の領域5bにおける1次光の輝度よりも高くなるようにしたことにより、発光素子3を覆う波長変換部4の光取出し面6の面内での光色差を解消することができるので、照射面を均一な色の光で照らすことができる。
次に、図9を参照しながら、本発明の第2の実施の形態の発光装置について説明する。図9は、本実施の形態の発光装置に用いられる発光素子を具体的に示したものであり、(a)は断面図、(b)は光取出し面と反対側の面を示す平面図である。尚、本実施の形態の発光装置の基本構成は、上記第1の実施の形態と同じである(図1〜図3参照)。
次に、図10、図11を参照しながら、本発明の第3の実施の形態の発光装置について説明する。図10は、本実施の形態の発光装置に用いられる発光素子を具体的に示したものであり、(a)は断面図、(b)は光取出し面を示す平面図である。図11は、本実施の形態の発光装置を具体的に示した断面図である。尚、本実施の形態の発光装置の基本構成は、上記第1の実施の形態と同じである(図1〜図3参照)。
n−GaN系半導体層9、発光層10、p−GaN系半導体層11及び基台21との間には、窒化シリコンからなる絶縁層28が介在されている。
次に、図12、図13を参照しながら、本発明の第4の実施の形態の発光装置について説明する。図12は、本実施の形態の発光装置に用いられる発光素子の一例を具体的に示したものであり、(a)は断面図、(b)は光取出し面を示す平面図である。図13は、本実施の形態の発光装置に用いられる発光素子の他の例を具体的に示したものであり、(a)は断面図、(b)は光取出し面を示す平面図である。尚、本実施の形態の発光装置の基本構成は、上記第1の実施の形態と同じである(図1〜図3参照)。
次に、図14を参照しながら、本発明の第5の実施の形態の発光装置について説明する。図14は、本実施の形態の発光装置に用いられる発光素子の一例を具体的に示したものであり、(a)は断面図、(b)は光取出し面を示す平面図である。尚、本実施の形態の発光装置の基本構成は、上記第1の実施の形態と同じである(図1〜図3参照)。
光素子3を覆う波長変換部4の光取出し面6(図11参照)の面内での光色差を解消することができるので、照射面を均一な色の光で照らすことができる。
次に、図15を参照しながら、本発明の第6の実施の形態の発光装置について説明する。図15は、本実施の形態の発光装置に用いられる発光素子を具体的に示したものであり、(a)は断面図、(b)は光取出し面を示す平面図である。尚、本実施の形態の発光装置の基本構成は、上記第1の実施の形態と同じである(図1〜図3参照)。
次に、図16、図17を参照しながら、本発明の第6の実施の形態の発光装置について説明する。図16は、本実施の形態の発光装置に用いられる発光素子の一例を具体的に示
したものであり、(a)は断面図、(b)は光取出し面を示す平面図である。図17は、本実施の形態の発光装置に用いられる発光素子の他の例を具体的に示したものであり、(a)は断面図、(b)は光取出し面を示す平面図である。尚、本実施の形態の発光装置の基本構成は、上記第1の実施の形態と同じである(図1〜図3参照)。
次に、図18を参照しながら、本発明の第8の実施の形態の発光装置について説明する。図18は、本発明の第8の実施の形態における発光装置の一例を示す概略断面図である。
ZnO、SiC、BN、ZnSなどの単結晶、Al2O3、AlN、BN、MgO、ZnO、SiC、C等のセラミックスやこれらの混合物、Al、Cu、Fe、Au、Wやこれらを含む合金等の金属、ガラスエポキシ、あるいは、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、アクリル樹脂、ユリア樹脂、アミド樹脂、イミド樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリフェニルサルファイド樹脂、液晶ポリマー、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン樹脂(ABS樹脂)、メタクリル樹脂(PMMA樹脂)、環状オレフィンコポリマー等の樹脂やこれらの混合物からなる樹脂等を使用することができる。
、凹凸加工されている。これにより、発光装置34の光の取り出し効率を向上させることができる。尚、発光素子3の側面とTi/Au電極46との間には、絶縁層となる窒化シリコン膜47が介在されている。
が可能となる。
であればよく、例えば、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、アクリル樹脂、ユリア樹脂、アミド樹脂、イミド樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリフェニルサルファイド樹脂、液晶ポリマー、ABS樹脂、PMMA樹脂、環状オレフィンコポリマー等の樹脂やこれらの混合物からなる樹脂、あるいは、低融点ガラス等のガラスを使用することができる。また、これらの透光性材料を母材とし、この母材中に金属酸化物粒子を分散させたコンポジット材を使用することもできる。この場合、上記母材中に分散させる上記金属酸化物粒子の量を調整することにより、波長変換部6の屈折率を調整することができる。また、硬化性樹脂を母材とする場合には、未硬化状態の硬化性樹脂に上記金属酸化物粒子を分散させることによって硬化前における上記硬化性樹脂のチクソ性を向上させることができるため、波長変換部6を容易に所望の形状に成形することができる。また、樹脂単独で使用する場合に比べて熱伝導性が向上するため、発光素子3からの熱を効率良く放熱することが可能となる。
本発明の実施例として、図23に示す発光装置を作製した。また、比較例として、被覆部に1種類の樹脂を用いた発光装置も作製した(被覆部の材料以外の構成は、図23に示す発光装置と同様である)。
次に、作製した発光装置の出射光の色むらを評価するために、出射光の色温度の測定を行った。測定方法について図7を参照しながら説明する。発光装置34を発光させた状態で、ディテクター59(浜松ホトニクス製S9219、受光面の直径:11.3mm)を用いて発光装置34を中心とする半径1mの半円(図24における破線)上を通過する出射光の相関色温度を測定した。そして、発光素子36の光軸Lに対する放射角θについて、θ=0度のときの相関色温度(約6500[K])に対する相関色温度差をプロットした。得られた結果を図24に示す。尚、図24には、比較例の発光装置について、上記と同様にして測定した結果についても示している。使用する放射角内の出射光の相関色温度差は、200[K]以内であるのが好ましい。使用する放射角±70[度]内において、比較例では相関色温度差が230[K]程度であるのに対し、本実施例では相関色温度差が120[K]と目標値の200[K]以内に収まっている。
次に、図25を参照しながら、本発明の第9の実施の形態の発光装置について説明する。図25は、本発明の第9の実施の形態における発光装置の一例を示す概略断面図である。
の外周側上部は第2の被覆部38aに置き換えられている。ここで、第1及び第2の被覆部37a、38aは、それらの上面が面一となるように形成されている。また、第1及び第2の被覆部37a、38aは、プレート状の波長変換部39によって密着した状態で覆われている。ここで、波長変換部39は、厚さが均一で、当該波長変換部39を構成する波長変換材料の分布が均一となっている。また、波長変換部39の上面は、基台35の凹部の開口面と面一になっている。
次に、図29を参照しながら、本発明の第10の実施の形態の発光装置について説明する。図29は、本発明の第10の実施の形態における発光装置の一例を示す概略断面図で
ある。
次に、図32を参照しながら、本発明の第11の実施の形態の発光装置について説明する。図32は、本発明の第11の実施の形態における発光装置の一例を示す概略断面図で
ある。
次に、図34を参照しながら、本発明の第12の実施の形態の発光装置について説明する。図34は、本発明の第12の実施の形態における発光装置の一例を示す平面図である。
可能な発光装置を提供することができる。また、複数の発光素子61は、波長変換部62での発光効率が基台60の中央部側から周縁部側に向けて漸次大きくなるように配置されていてもよく、これによっても、照射面を均一な色の光で照らすことが可能な発光装置を提供することができる。
2 基台
3 発光素子
4 波長変換部
5 発光素子の光取出し面
5a 発光素子の光取出し面の縁部
5b 発光素子の光取出し面の縁部の内側の領域
6 波長変換部の光取出し面
34、52、53、54 発光装置
35、35a 基台
36、36f、36g、36h、36i、36j、36k 発光素子
37、37a、37b、37c 第1の被覆部
38、38a、38b、38c 第2の被覆部
39、39a、39b 波長変換部
40、40a 隙間
41 被覆部
60 基台
61 発光素子
62 波長変換部
63 発光装置
Claims (24)
- 基台と、前記基台上に配置された1次光を放射する発光素子とを備えた発光装置であって、
前記発光素子は、発光層を含む複数の半導体層からなり、
前記発光素子は、前記1次光の一部を吸収して、2次光を放射する波長変換材料を含む波長変換部によって覆われており、
前記発光素子は、縁部と前記縁部の内側の領域の少なくとも2つの領域からなり、
前記発光素子の一方の主面に設けられた光取出し面の前記縁部における前記1次光の輝度が前記縁部の内側の領域における前記1次光の輝度よりも高く設定されていることを特徴とする発光装置。 - 前記波長変換部は、厚みが略均一で、波長変換材料が略均一に分散されている請求項1に記載の発光装置。
- 前記少なくとも2つの領域はダイオードからなり、
前記縁部のダイオードと前記縁部の内側の領域のダイオードとは、直列に接続され、かつ、
前記縁部の前記ダイオードの前記発光層の面積が、前記縁部の内側の領域の前記ダイオードの前記発光層の面積よりも小さい請求項1に記載の発光装置。 - 前記少なくとも2つの領域はダイオードからなり、
前記縁部のダイオードと前記縁部の内側の領域のダイオードとが、電気的に独立に駆動可能である請求項1に記載の発光装置。 - 前記少なくとも2つの領域はダイオードからなり、
前記発光素子の他方の主面には、その全面に電極が設けられ、前記発光素子の前記一方の主面には、前記縁部のみに電極が設けられている請求項1に記載の発光装置。 - 前記少なくとも2つの領域は電極パターンによって区分されており、前記縁部の電極間隔が前記縁部の内側の領域の電極間隔よりも小さい請求項1に記載の発光装置。
- 前記少なくとも2つの領域において、前記縁部の電極抵抗が前記縁部の内側の領域の電極抵抗よりも小さい請求項1に記載の発光装置。
- 前記少なくとも2つの領域において、前記縁部の内側の領域の内部抵抗が前記縁部の内部抵抗よりも大きい請求項1に記載の発光装置。
- 前記少なくとも2つの領域において、前記縁部の前記1次光の透過率が前記縁部の内側の領域の前記1次光の透過率よりも大きい請求項1に記載の発光装置。
- 基台と、前記基台上に配置された1次光を放射する発光素子とを備えた発光装置であって、
前記発光素子は、発光層を含む複数の半導体層からなり、
前記発光素子は、被覆部によって覆われており、
前記被覆部は、前記1次光の一部を吸収して、2次光を放射する波長変換材料を含む波長変換部によって覆われており、
前記波長変換部の外周部における前記被覆部の少なくとも一部分の屈折率が、前記被覆部の他の部分の屈折率よりも高く設定されていることを特徴とする発光装置。 - 前記被覆部の少なくとも一部がナノ粒子材を含み、
前記波長変換部の外周部における前記被覆部の少なくとも一部分が、前記被覆部の母材よりも高い屈折率のナノ粒子材を有する請求項10に記載の発光装置。 - 前記被覆部の少なくとも一部がナノ粒子材を含み、
前記波長変換部の外周部における前記被覆部の少なくとも一部分が、前記被覆部の他の部分よりも高比率のナノ粒子材を有する請求項10に記載の発光装置。 - 前記波長変換部がドーム状に形成された請求項10〜12のいずれか1項に記載の発光装置。
- 前記波長変換部のうち、前記被覆部の屈折率の高い部分の上方に位置する部分の屈折率が、前記波長変換部の他の部分の屈折率よりも高い請求項10〜12のいずれか1項に記載の発光装置。
- 前記被覆部と前記波長変換部との間に隙間が設けられた請求項10〜12のいずれか1項に記載の発光装置。
- 基台と、前記基台上に配置された1次光を放射する発光素子とを備えた発光装置であって、
前記発光素子は、発光層を含む複数の半導体層からなり、
前記発光素子は、前記1次光の一部を吸収して、2次光を放射する波長変換材料を含む波長変換部によって覆われており、
前記発光素子を複数備え、
前記複数の発光素子は、一連の波長変換部によって覆われると共に、隣接する発光素子の間隔が前記基台の中央部側から周縁部側に向けて漸次狭くなるように配置されていることを特徴とする発光装置。 - 前記複数の発光素子は、前記波長変換部の単位面積当たりの前記発光素子の実装面密度が前記基台の中央部側から周縁部側に向けて漸次高くなるように配置された請求項16に記載の発光装置。
- 前記複数の発光素子は、前記波長変換部での発光効率が前記基台の中央部側から周縁部側に向けて漸次大きくなるように配置された請求項16に記載の発光装置。
- 前記発光素子は、成長基板を除去することによって得られたものである請求項1に記載の発光装置。
- 前記縁部での前記電極の厚みが前記縁部の内側の領域での前記電極の厚みよりも厚い請求項7に記載の発光装置。
- 前記縁部の内側の領域にイオン注入されている請求項8に記載の発光装置。
- 前記縁部は前記縁部の内側の領域よりも高濃度でドーピングされている請求項8に記載の発光装置。
- 前記発光素子の前記一方の主面には、前記縁部に誘電体多層膜が設けられている請求項9に記載の発光装置。
- 前記発光素子の前記一方の主面には、前記縁部のみに凹凸が設けられている請求項9に
記載の発光装置。
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