JP2011171557A - 発光装置、その製造方法および発光装置製造装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】筐体と、前記筐体内に設けられた発光素子と、前記発光素子の上に設けられた、第1の蛍光体を有する第1の蛍光体層と、前記第1の蛍光体層の上に設けられた、第2の蛍光体を有する第2の蛍光体層と、を備え、前記第1の蛍光体の発光効率は、前記第2の蛍光体の発光効率よりも高いことを特徴とする発光装置が提供される。
【選択図】図1
Description
また、本発明の一態様によれば、上述した発光装置の製造方法を可能にする発光装置製造装置が提供される。
図1は、本実施の形態に係る発光装置の要部模式図である。図1(a)は、発光装置1の要部立体図であり、図1(b)には、図1(a)のA−B断面が示されている。図1(a)では、発光素子13が露出した状態が示されている。
本願明細書では、蛍光体の発光効率は、量子効率で定義される。量子効率は、内部量子効率と外部量子効率とがある。内部量子効率は、蛍光体の内部に吸収された励起フォトン数(A1)に対する発生フォトン数(B1)の比(B1/A1)、外部量子効率は、蛍光体の表面に照射されたフォトン数(A2)に対する外部発生フォトン数(B2)の比(B2/A2)で表される。量子効率は、内部量子効率および外部量子効率の少なくともいずれかが高いほど、その効率は高い。
例えば、パッケージ部材10の材質は、熱可塑性樹脂等で構成されている。
樹脂部材21、樹脂部材31および樹脂部材50の材質は、屈折率が1.2〜1.9であり、波長域420nm〜720nmに対する透過率が90%以上の材質で構成されている。例えば、樹脂部材21、樹脂部材31および樹脂部材50の材質として、エポキシ樹脂、メタクリル樹脂(PMMA)、ポリカーボネート(PC)、環状ポリオレフィン(COP)、脂環式アクリル(OZ)、メガネ用レンズ熱硬化樹脂(ADC)、アクリル系樹脂、フッ素系樹脂、シリコーン系樹脂、酸化ケイ素(SiO2)、酸化チタン(TiO2)が該当する。
Y2O2S:Eu
Y2O2S:Eu+pigment
Y2O3:Eu
Zn3(PO4)2:Mn
(Zn,Cd)S:Ag+In2O3
(Y,Gd,Eu)BO3
(Y,Gd,Eu)2O3
YVO4:Eu
La2O2S:Eu,Sm
LaSi3N5:Eu2+
α−sialon:Eu2+
CaAlSiN3:Eu2+
CaSiNX:Eu2+
CaSiNX:Ce2+
M2Si5N8:Eu2+
CaAlSiN3:Eu2+
(SrCa)AlSiN3:EuX+
Srx(SiyAl3)z(OxN):EuX+
蛍光体30は、例えば、緑色を発光する蛍光体である。具体的には、以下の蛍光体が該当する。
ZnS:Cu,Al
ZnS:Cu,Al+Pigment
(Zn,Cd)S:Cu,Al
ZnS:Cu,Au,Al,+pigment
Y3Al5O12:Tb
Y3(Al,Ga)5O12:Tb
Y2SiO5:Tb
Zn2SiO4:Mn
(Zn,Cd)S:Cu
ZnS:Cu
Zn2SiO4:Mn
ZnS:Cu+Zn2SiO4:Mn
Gd2O2S:Tb
(Zn,Cd)S:Ag
ZnS:Cu,Al
Y2O2S:Tb
ZnS:Cu,Al+In2O3
(Zn,Cd)S:Ag+In2O3
(Zn,Mn)2SiO4
BaAl12O19:Mn
(Ba,Sr,Mg)O・aAl2O3:Mn
LaPO4:Ce,Tb
Zn2SiO4:Mn
ZnS:Cu
3(Ba,Mg,Eu,Mn)O・8Al2O3
La2O3・0.2SiO2・0.9P2O5:Ce,Tb
CeMgAl11O19:Tb
CaSc2O4:Ce
(BrSr)SiO4:Eu
α−sialon:Yb2+
β−sialon:Eu2+
(SrBa)YSi4N7:Eu2+
(CaSr)Si2O4N7:Eu2+
Sr(SiAl)(ON):Ce
発光装置1では、発光効率が高い蛍光体ほど発光素子13側に配置されている。例えば、蛍光体20の発光効率は、蛍光体30の発光効率よりも高いので、蛍光体層22の方が蛍光体層32よりも発光素子13側に配置されている。仮に、発光効率が低い蛍光体を発光素子13側に配置すると、発光装置1の輝度が低下し、好ましくない。
図2(a)には、ある所定の波長λ、発光強度P、総重量G2、総重量G3の発光装置の分光波形が示されている。ここで、図2(a)の横軸は、波長(nm)であり、縦軸は、発光強度(W/nm)である。
次に、それぞれの分光波形から、それぞれの発光装置1の赤色強度Ir、緑色強度Igおよび青色強度Ibを求める。赤色強度Irの高低は、蛍光体20の総重量で決定され、緑色強度Igの高低は、蛍光体30の総重量で決定され、青色強度Ibの高低は、発光素子13の発光強度Pにより決定される。
赤刺激値X=xr×赤色強度Ir+xg×緑色強度Ig+xb×青色強度Ib・・・(1)式
緑刺激値Y=yr×赤色強度Ir+yg×緑色強度Ig+yb×青色強度Ib・・・(2)式
青刺激値Z=zr×赤色強度Ir+zg×緑色強度Ig+zb×青色強度Ib・・・(3)式
で表される。
Cx’=赤刺激値X/(赤刺激値X+緑刺激値Y+青刺激値Z)・・・(4)式
Cy’=緑刺激値Y/(赤刺激値X+緑刺激値Y+青刺激値Z)・・・(5)式
で表される。
CxとCx’との関係、CyとCy’との関係については、ファクタxr、xg、xb、yr、yg、yb、zr、zg、zbを適宜調整して、Cx’とCxのデータとの線形関係を作成する。
このような線形関係のラインを発光素子13の波長λ、発光強度Pごとに複数本求めておけば、発光素子13の波長λおよび発光強度Pがばらついたとしても、実測した発光素子13の波長λおよび発光強度Pから、Cx=Cy=0.33に対応するCx’、Cy’を逆算することができる。この逆算したCx’とCy’とから、蛍光体20の総重量G2、蛍光体30の総重量G3を決定すれば、所望の白色光(例えば、Cx=Cy=0.33)を発する発光装置が安定して得られる。
図3は、発光装置の製造工程を説明するためのフローチャート図である。
図4は、発光装置の製造工程を説明するための要部模式図である。
図4(a)に示すように、リードフレーム11、12を備えたパッケージ部材10を準備する(ステップ10)。続いて、リードフレーム12の上に、発光素子13を搭載する(ステップ20)。これにより、筐体であるパッケージ部材10内に発光素子13が設けられる。また、発光素子13とリードフレーム11とをボンディングワイヤ14を通じて接続する。
以下に説明する製造方法によれば、発光素子13の中心に対して、より対称かつ均一な蛍光体層22、32を形成することができる。
例えば、図5(a)に示すように、蛍光体20を分散した樹脂部材21を発光素子13の上側に滴下する前に、発光素子13の表面形状および位置をカメラ等の画像認識手段60により検出する。そして、図5(b)に示すように、検出した発光素子13の中心部をターゲットとして、蛍光体20を分散した樹脂部材21を滴下する。この方法を、蛍光体30を分散した樹脂部材31についても施す。
例えば、図6(a)に示すように、蛍光体20を分散した樹脂部材21を発光素子13の上側に滴下する前に、蛍光体を含まない樹脂部材50をパッケージ部材10の凹部10aに充填する。樹脂部材50としては、蛍光体20を分散した樹脂部材21の比重よりも低い比重を有する樹脂材を選択する。続いて、蛍光体20を分散した樹脂部材21を樹脂部材50上に滴下する。すると、蛍光体20を分散した樹脂部材21は、図6(b)に示すように、樹脂部材50の中心に球状となって滞留する。仮に、樹脂部材50が存在しない場合、樹脂部材21の表面張力の影響で、樹脂部材21は凹部10aの内壁に付着し易くなる。本実施の形態では、樹脂部材50を予め凹部10a内に設けることにより、前記付着力を緩和している。
図7は、本実施の形態に係る発光装置の要部模式図である。図7(a)は、発光装置2の要部立体図であり、図7(b)には、図7(a)のA−B断面が示されている。図7(a)では、発光素子13が露出した状態が示されている。
ZnS:Ag+Pigment
ZnS:Ag,Al
ZnS:Ag,Cu,Ga,Cl
ZnS:Ag+In2O3
ZnS:Zn+In2O3
(Ba,Eu)MgAl10O17
(Sr,Ca,Ba,Mg)10(PO4)6Cl2:Eu
Sr10(PO4)6Cl2:Eu
(Ba,Sr,Eu)(Mg,Mn)Al10O17
10(Sr,Ca,Ba,Eu)・6PO4・Cl2
BaMg2Al16O25:Eu
発光装置2では、蛍光体層22、蛍光体層32、蛍光体層42を積層する順序は特に問わない。但し、発光装置の輝度を向上させるために、発光効率が高い蛍光体ほど発光素子13側に配置してもよい。蛍光体20の発光効率は、蛍光体30、40の発光効率よりも高い。従って、発光素子13から樹脂部材50に向かい、蛍光体層22、蛍光体層32、蛍光体層42の順に積層してもよい。また、蛍光体の発光効率が高い順に発光素子13から樹脂部材50に向かい積層してもよい。このような形態も本実施の形態に含まれる。
赤刺激値X=xr×赤色強度Ir+xg×緑色強度Ig+xb×青色強度Ib・・・(1)式
緑刺激値Y=yr×赤色強度Ir+yg×緑色強度Ig+yb×青色強度Ib・・・(2)式
青刺激値Z=zr×赤色強度Ir+zg×緑色強度Ig+zb×青色強度Ib・・・(3)式
で表される。
Cx’=赤刺激値X/(赤刺激値X+緑刺激値Y+青刺激値Z)・・・(4)式
Cy’=緑刺激値Y/(赤刺激値X+緑刺激値Y+青刺激値Z)・・・(5)式
で表される。
上述したように、CxとCx’との関係、CyとCy’との関係については、線形の関係に調整する。
このような線形関係のラインを発光素子13の波長λ、発光強度Pごとに複数本、求めておけば、発光素子13の波長λおよび発光強度Pがばらついたとしても、実測した発光素子13の波長λおよび発光強度Pから、Cx=Cy=0.33に対応するCx’、Cy’を逆算することができる。この逆算したCx’とCy’とから、蛍光体20の総重量G2、蛍光体30の総重量G3、蛍光体40の総重量G4を決定すれば、所望の白色光(例えば、Cx=Cy=0.33)を発する発光装置が安定して得られる。
図8は、発光装置の製造工程を説明するための要部模式図である。
図8(a)に示すように、リードフレーム11、12を備えたパッケージ部材10を準備する。続いて、リードフレーム12の上に、発光素子13を搭載する。発光素子13とリードフレーム11とをボンディングワイヤ14を通じて接続する。これにより、筐体であるパッケージ部材10内に発光素子13が設けられる。この段階において、発光素子13から発せられる光の波長λおよび発光強度Pを実測する。例えば、発光素子13の波長λが380nm〜400nmの範囲でばらつくことを想定し、蛍光体層22、32、42を形成する前に、発光素子13の波長λおよび発光強度Pを測定しておく。発光素子13の波長λまたは発光強度Pと、Cx’、Cy’、Cx、Cyの関係は、既にデータベース化されている。
そして、データベースを引用し、Cx=Cy=0.33に応じた刺激値Cx、Cyを決定した後、白色光の条件(Cx=Cy=0.33)を満たす蛍光体20、30、40の総重量を決定する。
図9の横軸には、発光素子13の波長λ(380nm〜400nm)が示され、縦軸には、色度Cxが示されている。
図9(a)(b)に示す蛍光体30、40においては、発光素子13の波長λ(380nm〜400nm)が変化しても、色度Cxは略一定の値を維持する。
発光装置1、2を製造することが可能な発光装置製造装置3について説明する。
図10は、発光装置製造装置の要部図である。
発光装置製造装置3は、ローダ61と、アンローダ62とを備える。ローダ61と、アンローダ62との間には、搬送機構63が設けられている。ローダ61からは、発光素子13等を備えたパッケージ部材10が支持台81に載せられて、搬送機構63に送り出される。送り出されたパッケージ部材10は、上述した製造方法により処理されて、アンローダ62に収納される。このため、ローダ61とアンローダ62との間には、発光素子13の波長λまたは発光強度Pを測定する第1の測定部64と、画像認識により発光素子13の位置(3次元座標:X、Y、Z)を測定する画像認識手段(位置検出部)60と、発光素子13の位置を補正する位置補正機構部65と、位置補正機構部65を搭載した移動機構部66と、移動機構部66に搭載された複数のノズル(塗布機構部)67a、67b、67cと、発光装置の光学特性(色度、波長、演色性等)を測定する第2の測定部68と、が設けられている。
その他、本発明の思想の範疇において、当業者であれば、各種の変更例及び修正例に想到し得るものであり、それら変更例及び修正例についても本発明の範囲に属するものと了解される。
3 発光装置製造装置
10 パッケージ部材(筐体)
10a 凹部
11、12 リードフレーム
13 発光素子
13a 半導体積層体
13b 上部電極
13c 下部電極
14 ボンディングワイヤ
20、30、40 蛍光体
21、31、41 樹脂部材
22、32、42 蛍光体層
50 樹脂部材
60 画像認識手段
61 ローダ
62 アンローダ
63 搬送機構
64、68 測定部
65 位置補正機構部
66 移動機構部
67a、67b、67c ノズル
69 メンテナンス部
70 制御部
71 記憶部
72 演算部
73 モニタ
80 遠心沈降機構
81 支持台
Claims (5)
- 筐体と、
前記筐体内に設けられた発光素子と、
前記発光素子の上に設けられた、第1の蛍光体を有する第1の蛍光体層と、
前記第1の蛍光体層の上に設けられた、第2の蛍光体を有する第2の蛍光体層と、
を備え、
前記第1の蛍光体の発光効率は、前記第2の蛍光体の発光効率よりも高いことを特徴とする発光装置。 - 前記発光素子の上に、第3の蛍光体を含む第3の蛍光体層がさらに設けられたことを特徴とする請求項1記載の発光装置。
- 筐体と、前記筐体内に設けられた発光素子と、前記発光素子の上に設けられた、第1の蛍光体を有する第1の蛍光体層と、前記第1の蛍光体層の上に設けられた、第2の蛍光体を有する第2の蛍光体層と、を備えた発光装置の製造方法であり、
前記発光素子、前記第1の蛍光体および前記第2の蛍光体が発する混合色の色度に関し、前記発光素子の波長および発光強度、前記第1の蛍光体の第1の総重量または前記第2の蛍光体の第2の総重量に対する依存性を予め求める工程と、
前記発光素子の前記波長および前記発光強度を実測する工程と、
実測した前記波長および前記発光強度を含む前記混合色が所定の色度になるように、前記依存性から前記第1の総重量および前記第2の総重量を個別に決定する工程と、
前記第1の総重量の前記第1の蛍光体を含む前記第1の蛍光体層により前記発光素子の少なくとも一部を被覆する工程と、
前記第2の総重量の前記第2の蛍光体を含む前記第2の蛍光体層により前記第1の蛍光体層の少なくとも一部を被覆する工程と、
を備えたことを特徴とする発光装置の製造方法。 - 筐体と、前記筐体内に設けられた発光素子と、前記発光素子の上に設けられた、第1の蛍光体を有する第1の蛍光体層と、前記第1の蛍光体層の上に設けられた、第2の蛍光体を有する第2の蛍光体層と、前記第2の蛍光体層の上に設けられた、第3の蛍光体を有する第3の蛍光体層と、を備えた発光装置の製造方法であり、
前記発光素子、前記第1の蛍光体、前記第2の蛍光体および前記第3の蛍光体が発する混合色の色度に関し、前記発光素子の波長および発光強度、前記第1の蛍光体の第1の総重量、前記第2の蛍光体の第2の総重量または前記第3の蛍光体の第3の総重量に対する依存性を予め求める工程と、
前記発光素子の前記波長および前記発光強度を実測する工程と、
実測した前記波長および前記発光強度を含む前記混合色が所定の色度になるように、前記依存性から前記第1の総重量、前記第2の総重量および前記第3の総重量を個別に決定する工程と、
前記第1の総重量の前記第1の蛍光体を含む前記第1の蛍光体層により前記発光素子の少なくとも一部を被覆する工程と、
前記第2の総重量の前記第2の蛍光体を含む前記第2の蛍光体層により前記第1の蛍光体層の少なくとも一部を被覆する工程と、
前記第3の総重量の前記第3の蛍光体を含む前記第3の蛍光体層により前記第2の蛍光体層の少なくとも一部を被覆する工程と、
を備えたことを特徴とする発光装置の製造方法。 - 請求項3または4に係る発光装置の製造方法を可能にすることを特徴とする発光装置製造装置。
Priority Applications (6)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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