JP2013135083A - 発光装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】ＬＥＤチップ等の発光素子の歩留まりを向上させることができる構成を有する、又は近接視した場合にも色むらが生じにくい複数の発光素子を有する発光装置を提供する。
【解決手段】本発明の一態様に係る発光装置１は、基板２と、基板２に実装された、同じ色域の光を発する発光素子３ａ、３ｂとを有する。発光素子３ａ、３ｂは、発する光のピーク波長の偏差の最大値が１．２５ｎｍ以上であるという第１の条件と、閾値電圧の偏差の最大値が０．０５Ｖ以上であるという第２の条件の、少なくともいずれか一方を満たす。
【選択図】図１

Description

本発明は、発光装置に関する。
従来の発光装置として、１つのパッケージに複数のＬＥＤチップを有する発光装置が知られている。（例えば、特許文献１参照）。
また、ピーク波長の異なる青色ＬＥＤチップをそれぞれ異なるパッケージに実装し、それらのパッケージを集合させて用いる発光装置が知られている。（例えば、特許文献２参照）。特許文献２に記載の発光装置によれば、ピーク波長の異なる青色ＬＥＤチップと蛍光体を用いることにより、高演色性を有する白色発光が可能になる。
特開２００４−１６５１２４号公報 特開２００７−２７３１０号公報
通常、特許文献１に記載の発光装置の様な、１つのパッケージに複数のＬＥＤチップを有する発光装置においては、ピーク波長や閾値電圧がほぼ等しい複数のＬＥＤチップが用いられる。例えば、ピーク波長及び閾値電圧がそれぞれ４５５ｎｍ及び６Ｖであり、２つのＬＥＤチップを含む発光装置においては、ピーク波長及び閾値電圧がそれぞれ４５５ｎｍ及び３Ｖの直列に接続された２つのＬＥＤチップが用いられる。
そして、製品規格から外れたピーク波長や閾値電圧を有するＬＥＤチップが製造された場合、通常、不良品として処理される。そのため、ＬＥＤチップの歩留まりが低下し、発光装置の製造コストが増加する。
また、特許文献２に記載の発光装置のような、ピーク波長の異なる青色ＬＥＤチップをそれぞれ異なるパッケージに実装した発光装置においては、発光波長を平均化することは困難であり、所望の発光波長が得られにくい。このため、発光装置を近接視した場合に色むらが発生しやすい。特に、パッケージにリフレクタが含まれる場合は、各パッケージから発せられる光の指向性が向上するため、発光波長の平均化がより困難になり、色むらの発生が顕著になる。
したがって、本発明の目的の１つは、ＬＥＤチップ等の発光素子の歩留まりを向上させることができる構成を有する、複数の発光素子を有する発光装置を提供することにある。
また、本発明の他の目的は、近接視した場合にも色むらが生じにくい複数の発光素子を有する発光装置を提供することにある。
本発明の一態様は、上記目的を達成するため、基板と、前記基板に実装された、同じ色域の光を発する複数の発光素子と、を有し、前記複数の発光素子が、発する光のピーク波長の偏差の最大値が１．２５ｎｍ以上であるという第１の条件と、閾値電圧の偏差の最大値が０．０５Ｖ以上であるという第２の条件の、少なくともいずれか一方を満たす発光装置を提供する。
上記発光装置において、前記複数の発光素子の発する光のピーク波長は、共に３８０〜４３５ｎｍ、４３５〜４８０ｎｍ、４８０〜５００ｎｍ、５００〜５７０ｎｍ、５７０〜５９０ｎｍ、５９０〜６２０ｎｍ、又は６２０〜７５０ｎｍの範囲内にあってもよい。
上記発光装置は、前記複数の発光素子から発せられる光を反射する、前記基板上のリフレクタをさらに有してもよい。
上記発光装置において、前記第１の条件では、前記ピーク波長の偏差の最大値が７．５ｎｍ以下であってもよい。
上記発光装置において、前記第１の条件では、前記ピーク波長の偏差の最大値が２．５ｎｍ以上であってもよい。
上記発光装置において、前記第１の条件では、前記ピーク波長の偏差の最大値が３．７５ｎｍ以上であってもよい。
上記発光装置において、前記第２の条件では、前記閾値電圧の偏差の最大値が０．２５Ｖ以下であってもよい。
上記発光装置において、前記第２の条件では、前記閾値電圧の偏差の最大値が０．１Ｖ以上であってもよい。
上記発光装置において、前記第２の条件では、前記閾値電圧の偏差の最大値が０．２Ｖ以上であってもよい。
本発明の一形態によれば、ＬＥＤチップ等の発光素子の歩留まりを向上させることができる構成を有する、複数の発光素子を有する発光装置を提供することができる。
また、本発明の他の一形態によれば、近接視した場合にも色むらが生じにくい複数の発光素子を有する発光装置を提供することができる。
図１は、本発明の実施の形態に係る発光装置の垂直断面図である。
〔実施の形態〕
図１は、本発明の実施の形態に係る発光装置１の垂直断面図である。発光装置１は、基板２と、基板２上に実装された発光素子３ａ、３ｂと、基板２上に発光素子３ａ、３ｂを囲む又は挟むように形成されたリフレクタ４と、基板２上のリフレクタ４の内側に発光素子３ａ、３ｂを覆うように充填された透明封止樹脂５を有する。
基板２は、例えば、アルミナや窒化アルミからなるセラミック基板である。基板２は、表面や内部に図示しない配線を有する。発光素子３ａ、３ｂは、この配線により直列に接続され、配線を介して電圧が印加される。なお、基板２の代わりに、所望のパターンに形成したリードフレームのパターン間を樹脂で埋めた樹脂複合リードフレームを用いてもよい。
発光素子３ａ、３ｂは、例えば、平面形状が四角形のＬＥＤチップである。発光素子３ａ、３ｂは、同一基板上に実装、すなわち１つのパッケージに実装され、同じ色域の光を発する。例えば、発光素子３ａ、３ｂの発する光のピーク波長は、共に３８０〜４３５ｎｍ（紫色）、４３５〜４８０ｎｍ（青色）、４８０〜５００ｎｍ（青緑色）、５００〜５７０ｎｍ（緑色）、５７０〜５９０ｎｍ（黄色）、５９０〜６２０ｎｍ（オレンジ色）、又は６２０〜７５０ｎｍ（赤色）の範囲内にある。
また、発光素子３ａ、３ｂは、発する光のピーク波長の偏差の最大値が１．２５ｎｍ以上であるという条件（以下、第１の条件と称する）と、閾値電圧の偏差の最大値が０．０５Ｖ以上であるという条件（以下、第２の条件と称する）の、少なくともいずれか一方を満たす。ここで、偏差とは、個々の値の平均値との差をいう。従来の発光装置の製造工程においては、発光素子が第１の条件と第２の条件のいずれか一方でも満たす場合は、通常、製品規格から外れた不良品として廃棄される。
発光素子３ａ、３ｂの発する光のピーク波長の偏差の最大値が１．２５ｎｍ以上である場合は、発光素子３ａと発光素子３ｂを各々単独でパッケージに搭載したときには、２つのパッケージに発光波長の違いが生じるおそれがあるが、本実施の形態のように、発光素子３ａと発光素子３ｂを１つのパッケージで組み合わせて用いることにより、発光素子３ａと発光素子３ｂの発光波長を平均化し、所望の波長の光を発する発光装置１を得ることができる。
より好ましくは、発光素子３ａ、３ｂの発する光のピーク波長の偏差の最大値は、２．５ｎｍ以上である。この場合、発光素子３ａと発光素子３ｂを各々単独でパッケージに搭載したときには、２つのパッケージに発光波長の違いが生じ易いが、本実施の形態のように、発光素子３ａと発光素子３ｂを１つのパッケージで組み合わせて用いることにより、発光素子３ａと発光素子３ｂの発光波長を平均化し、所望の波長の光を発する発光装置１を得ることができる。
また、さらに好ましくは、発光素子３ａ、３ｂの発する光のピーク波長の偏差の最大値は、３．７５ｎｍ以上である。この場合、発光素子３ａと発光素子３ｂを各々単独でパッケージに搭載したときには、２つのパッケージに発光波長の違いが顕著に生じるが、本実施の形態のように、発光素子３ａと発光素子３ｂを１つのパッケージで組み合わせて用いることにより、発光素子３ａと発光素子３ｂの発光波長を平均化し、所望の波長の光を発する発光装置１を得ることができる。
なお、発光素子３ａ、３ｂの発する光のピーク波長の偏差の最大値が大きすぎると、発光装置１の発光スペクトル幅が広がり、出射光に色むらが生じてしまうため、７．５ｎｍ以下であることが好ましい。
発光素子３ａ、３ｂの閾値電圧の偏差の最大値が０．０５Ｖ以上である場合は、発光素子３ａと発光素子３ｂを各々単独でパッケージに搭載したときには、２つのパッケージに消費電力の違いが生じるおそれがあるが、本実施の形態のように、発光素子３ａと発光素子３ｂを１つのパッケージで組み合わせて用いることにより、所望の消費電力の発光装置１を得ることができる。
より好ましくは、発光素子３ａ、３ｂの閾値電圧の偏差の最大値は、０．１Ｖ以上である。この場合、発光素子３ａと発光素子３ｂを各々単独でパッケージに搭載したときには、２つのパッケージに消費電力の違いが生じ易いが、本実施の形態のように、発光素子３ａと発光素子３ｂを１つのパッケージで組み合わせて用いることにより、所望の消費電力の発光装置１を得ることができる。
また、さらに好ましくは、発光素子３ａ、３ｂの閾値電圧の偏差の最大値は、０．２Ｖ以上である。この場合、発光素子３ａと発光素子３ｂを各々単独でパッケージに搭載したときには、２つのパッケージに消費電力の違いが顕著に生じるが、本実施の形態のように、発光素子３ａと発光素子３ｂを１つのパッケージで組み合わせて用いることにより、所望の消費電力の発光装置１を得ることができる。
なお、発光素子３ａ、３ｂの閾値電圧の偏差の最大値が大きすぎると、一方の素子に負荷が集中し、発光装置１の信頼性が低下するおそれがあるため、０．２５Ｖ以下であることが好ましい。
以下に、一例として、ピーク波長及び閾値電圧がそれぞれ４５５．０ｎｍ（青色光）及び６．０Ｖである発光装置１を製造する場合について述べる。
上記第１の条件を満たす場合は、発光素子３ａ、３ｂの発する光のピーク波長は、例えば、それぞれ４５２．５ｎｍ（青色光）及び４５７．５ｎｍ（青色光）であり、これらの平均値である４５５．０ｎｍが発光装置１の発する光のピーク波長となる。この場合、発光素子３ａ、３ｂの発する光のピーク波長の平均値は４５５．０ｎｍであり、偏差の最大値は２．５ｎｍである。
また、上記第２の条件を満たす場合は、発光素子３ａ、３ｂの閾値電圧は、例えば、２．９Ｖと３．１Ｖであり、これらの合計値である６．０Ｖが発光装置１の閾値電圧となる。この場合、発光素子３ａ、３ｂの閾値電圧の平均値は３．０Ｖであり、偏差の最大値は０．１Ｖである。
なお、発光装置１には、３つ以上の発光素子が含まれてもよい。その場合、それらの発光素子は、同じ色域の光を発し、上記第１の条件と第２の条件の少なくともいずれか一方を満たす。この場合、少なくとも１つの発光素子が、従来、不良品として廃棄されていた規格外品である。
リフレクタ４は、例えば、白色の樹脂からなり、発光素子３ａ、３ｂから発せられる光を反射し、発光装置１から発せられる光に指向性を与える。
透明封止樹脂５は、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂等の透明樹脂からなる。また、透明封止樹脂５は、粒子状の蛍光体を含んでもよい。この場合、発光素子３ａ、３ｂから発せられて蛍光体含有層５を透過して外部へ射出された光の色と、蛍光体から発せられた蛍光の色との混色が発光装置１の発光色となる。例えば、発光素子３ａ、３ｂの発光色が青色であり、蛍光体の発光色が黄色である場合は、発光装置１の発光色は白色になる。
（実施の形態の効果）
上記実施の形態によれば、従来は廃棄されていたような製品規格から外れた発光波長又は閾値電圧を有する発光素子を適切な条件で組み合わせて用いることにより、所望の発光波長及び閾値電圧を有する発光装置を得ることができる。このため、発光素子の歩留まりを向上させることができる。
特に、複数の発光素子が上記第１の条件と第２の条件の両方を満たす場合、すなわち、発光素子の発光波長と閾値電圧の両方が製品規格から外れている場合であっても、所望の発光波長及び閾値電圧を有する発光装置を得ることができる。このため、複数の発光素子が上記第１の条件と第２の条件の両方を満たす場合には、より多くの製品規格外の発光素子を利用することができ、発光素子の歩留まりをより向上させることができる。
本発明は、上記の実施の形態に限定されず、発明の主旨を逸脱しない範囲内において種々変形実施が可能である。
また、上記の実施の形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。また、実施の形態の中で説明した特徴の組合せの全てが発明の課題を解決するための手段に必須であるとは限らない点に留意すべきである。
１ 発光装置
２ 基板
３ａ、３ｂ 発光素子

Claims (9)

  1. 基板と、
    前記基板に実装された、同じ色域の光を発する複数の発光素子と、
    を有し、
    前記複数の発光素子が、発する光のピーク波長の偏差の最大値が１．２５ｎｍ以上であるという第１の条件と、閾値電圧の偏差の最大値が０．０５Ｖ以上であるという第２の条件の、少なくともいずれか一方を満たす発光装置。
  2. 前記複数の発光素子の発する光のピーク波長は、共に３８０〜４３５ｎｍ、４３５〜４８０ｎｍ、４８０〜５００ｎｍ、５００〜５７０ｎｍ、５７０〜５９０ｎｍ、５９０〜６２０ｎｍ、又は６２０〜７５０ｎｍの範囲内にある、
    請求項１に記載の発光装置。
  3. 前記複数の発光素子から発せられる光を反射する、前記基板上のリフレクタをさらに有する、
    請求項１又は２に記載の発光装置。
  4. 前記第１の条件では、前記ピーク波長の偏差の最大値が７．５ｎｍ以下である、
    請求項１〜３のいずれか１項に記載の発光装置。
  5. 前記第１の条件では、前記ピーク波長の偏差の最大値が２．５ｎｍ以上である、
    請求項１〜４のいずれか１項に記載の発光装置。
  6. 前記第１の条件では、前記ピーク波長の偏差の最大値が３．７５ｎｍ以上である、
    請求項５に記載の発光装置。
  7. 前記第２の条件では、前記閾値電圧の偏差の最大値が０．２５Ｖ以下である、
    請求項１〜３のいずれか１項に記載の発光装置。
  8. 前記第２の条件では、前記閾値電圧の偏差の最大値が０．１Ｖ以上である、
    請求項１、２、３、７のいずれか１項に記載の発光装置。
  9. 前記第２の条件では、前記閾値電圧の偏差の最大値が０．２Ｖ以上である、
    請求項８に記載の発光装置。
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