JP2013191883A - Semiconductor light emitting device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は発光ダイオードなどの発光素子を用いた半導体発光装置に関する。 The present invention relates to a semiconductor light emitting device using a light emitting element such as a light emitting diode.
この種、半導体発光装置として、例えば、特許文献1(特開2000−269551号公報)に記載のものがある。 As this kind of semiconductor light emitting device, for example, there is one described in Patent Document 1 (Japanese Patent Laid-Open No. 2000-269551).
この従来のものは、図12に代表されるような構造で、リードフレームaを固定する形で樹脂bがインサート成型等で形成され、リードフレームa上にはLEDチップcがAgペーストfおよび金線dによって、電気的および機械的に接続されており、LEDチップcの周囲はエポキシ樹脂eで保護、封止されている表面実装型LEDである。 In this conventional structure, a resin b is formed by insert molding or the like so that the lead frame a is fixed, and the LED chip c is formed on the lead frame a with Ag paste f and gold. The LED chip c is a surface-mounted LED that is electrically and mechanically connected by a line d, and that is surrounded and protected by an epoxy resin e.
この半導体発光装置においては、リードフレームaは指定パターン形状に形成され、Agメッキを施された状態で樹脂b内にインサート成型され、リードフレームa上にLEDチップcをAgペーストfおよび金線dによって、電気的および機械的に接続し、エポキシ樹脂eまたはシリコン樹脂で封止した後、不要部分のリードをカット、コの字型に折り曲げ、実装基板と接合するための端子部を形成するようなものである。 In this semiconductor light emitting device, the lead frame a is formed in a specified pattern shape, insert-molded in a resin b with Ag plating, and an LED chip c is placed on the lead frame a with an Ag paste f and a gold wire d. To electrically and mechanically connect and seal with epoxy resin e or silicon resin, then cut leads of unnecessary parts, bend them into U-shapes, and form terminal parts for joining to the mounting board It is a thing.
このような半導体発光装置においては、赤、青、黄色や青色を蛍光体で励起した白色発光など、同一色を1〜複数素子搭載したものや赤、青、緑を1製品内に搭載したRGB発光タイプ等のものがある(例えば、特許文献2(特開平8−153895号公報)参照)。 In such a semiconductor light emitting device, red, blue, yellow, white light emitted by exciting a blue light with a phosphor, etc., one or more elements having the same color, or RGB having red, blue, green in one product are mounted. There is a light emitting type or the like (for example, see Patent Document 2 (Japanese Patent Laid-Open No. Hei 8-153895)).
前記図12に示す従来のものにおいて、青色LEDを蛍光体で励起した白色発光タイプで複数個搭載したものや、赤、青、緑の3原色のLEDを各々搭載したRGB発光タイプと呼ばれるものについては、主にCCDの補助ライト光源や、液晶バックライト用光源に搭載されることが多いがそれぞれ次のようなメリット、デメリットがあり、高輝度でかつ演色性に優れたLEDを作ることは難しかった。
(1)青色LEDを蛍光体で励起した白色発光タイプ:
発光および変換効率がよく、赤、青、緑の3原色を組み合わせて白色を作るRGBタイプと比較して高輝度化が容易である反面、青色を蛍光体にて励起した黄緑成分との組み合わせで擬似的に白色発光を作り出しているため、赤色の成分が殆ど含まれておらず演色性が悪く、特に赤色が映えないなどの問題があった。
In the prior art shown in FIG. 12, a plurality of blue light emitting types of white LEDs excited by phosphors and a so-called RGB light emitting type in which LEDs of three primary colors of red, blue and green are respectively mounted. Are mainly mounted on auxiliary light sources for CCDs and light sources for liquid crystal backlights, but they have the following merits and demerits, respectively, and it is difficult to produce LEDs with high brightness and excellent color rendering. It was.
(1) White light-emitting type in which a blue LED is excited with a phosphor:
Emission and conversion efficiency is good, and it is easy to increase the brightness compared to the RGB type that combines the three primary colors of red, blue, and green, but it is a combination with a yellow-green component in which blue is excited with a phosphor. Since the pseudo-white light emission is created, there is a problem that the red component is hardly contained and the color rendering property is poor, and in particular, the red color cannot be reflected.
使用する蛍光体によっては、赤色成分を含ますことは可能であるが効率が悪く実使用としては、未だ改良が必要である。また、その場合においても白色発光タイプは、青色や緑色等、個々の色表示ができず、使用用途は限定される。
(2)赤、青、緑の3原色のLEDを各々搭載したRGB発光タイプ:
本タイプは、3原色成分を含んでいるため演色性がかなり優れており、CCDでの撮影や液晶バックライト等に使用した場合は、特に赤色の発色が際立つまた、RGBが個々に存在するため、色味のバランスを調整することも可能で個々の色を出すことや、様々な色を作り出すことが出来、イルミネーションとしても、優れたものであるが、青色LEDを蛍光体で励起した白色発光タイプと比較すると個々の発光効率の問題から、明るさを確保
することが難しい。
Depending on the phosphor used, it is possible to include a red component, but the efficiency is low and improvement is still necessary for actual use. Even in that case, the white light emitting type cannot display individual colors such as blue and green, and its usage is limited.
(2) RGB emission type equipped with LEDs of three primary colors, red, blue and green respectively:
This type contains 3 primary color components, so the color rendering is quite excellent. When used for CCD photography or liquid crystal backlights, red coloration stands out, and RGB exists individually. It is also possible to adjust the balance of colors and produce individual colors, create various colors, and it is excellent as illumination, but white light emitted by exciting blue LEDs with phosphors Compared with the type, it is difficult to ensure the brightness due to the problem of individual luminous efficiency.
そこで、本発明は、高輝度かつ演色性に優れた半導体発光装置を提供することを目的とする。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a semiconductor light emitting device having high luminance and excellent color rendering.
前記目的を達成するため、本発明は、次の手段を講じた。即ち、本発明の半導体発光装置は、基板と、前記基板上に設けられた、赤、青、緑、および白色の、互いに異なる発光色をそれぞれ有する4つの発光部とを備え、前記発光部は、それぞれ異なるLEDチップが個別に樹脂で覆われ、前記4つの発光部を一グループとして囲むようにリフレクタが形成されている。 In order to achieve the above object, the present invention has taken the following measures. That is, the semiconductor light emitting device of the present invention includes a substrate and four light emitting units provided on the substrate, each having red, blue, green, and white light emission colors, and the light emitting unit includes: Different LED chips are individually covered with resin, and reflectors are formed so as to surround the four light emitting portions as a group.
本発明によれば、高輝度かつ演色性に優れた半導体発光装置とすることができる。 According to the present invention, a semiconductor light emitting device having high luminance and excellent color rendering can be obtained.
図面に基づき、本発明の実施の形態を説明する。
図1および図2は、本発明の半導体発光装置の一例として示す表面実装型LEDの断面図と平面図である。
Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 and FIG. 2 are a cross-sectional view and a plan view of a surface-mounted LED shown as an example of the semiconductor light emitting device of the present invention.
半導体発光装置は、外部の配線と電気的に接続するための端子(図示せず)を形成した基板1を有する。この基板1上に、4つの異なる発光色の素子2が設けられている。前記4つの異なる発光色は、赤、青、緑、および白色である。前記素子2は、発光ダイオード素子(以下、「LEDチップ」ということもある)からなる。
The semiconductor light emitting device has a
この基板1の表面には各素子2の電極と端子(図示せず)を電気的に接続するパターン配線が形成され、その上にはLEDチップ2が搭載される。即ち、LEDチップ2がAgペースト5および金線6によって、基板1と電気的および機械的に接続されている。
On the surface of the
図2において、iは白色発光部、jは青色発光部、kは赤色発光部、lは緑色発光部である(なお、i、j、k、lは、以下に示す各図においても同じである)。 In FIG. 2, i is a white light-emitting part, j is a blue light-emitting part, k is a red light-emitting part, and l is a green light-emitting part (Note that i, j, k, and l are the same in the following drawings. is there).
前記各素子2は樹脂7によって覆われている。白色発光部分i以外は、透明または乳白のエポキシまたはシリコン樹脂7で封止されている。白色発光部分iには、青色または紫外LED2が搭載され、蛍光体入りエポキシまたはシリコン樹脂8封止されている。
Each
前記樹脂7,8のそれぞれ表面形状は略フラットを基準に、凸レンズ形状、凹レンズ形状が可能である。
The surface shape of each of the
また、金線6は逆ワイヤーとすることにより、特に、蛍光体入りエポキシまたはシリコン樹脂8の高さを抑え、使用樹脂および含有される蛍光体の量を適切かつ少なくでき、効率のよい白色発光が得られる。ここで、逆ワイヤーとは、特許文献特開2000−049384号の図1に示されるように、金ボールを作る第1ボンドを基板1側、高さの低いウエッジボンディングを行う第2ボンドをLEDチップ2側とするボンディング方法を言う。
Further, by making the gold wire 6 a reverse wire, in particular, the height of the epoxy or
なお、LEDチップ2は、裏面電極にAuSnまたはSn電極を搭載したLED素子を用いることにより、Agペースト5を使用せず、その合金で基板パターン部と接合することも可能である。接合強度の確保、また、LEDチップ2から出る熱を効率よく下面に逃がしたい場合は特に有効である。
Note that the
前記樹脂7,8の周囲を囲むようにリフレクタ9が設けられている。このリフレクタ9は、反射面10を有する。前記リフレクタ9の反射面10に、金属蒸着またはめっきが施されている。
A
前記リフレクタ9は、前記4つの素子2それぞれを囲むように形成されている。
即ち、リフレクタ9は、各色それぞれに形成されており、それぞれに有効な角度で反射面10が形成されている。それぞれにリフレクタ9を設けることにより、4つの素子2と反射面10との距離を各々最適に設定することが出来、光を効率よく前面に取り出すことが可能であるとともに、指定距離に離れた照射面にそれぞれの光を効率よく照射し、混色も容易に可能である。
The
That is, the
なお、反射面10は、高反射率の白色樹脂でも可能であるが、金属を蒸着またはめっきすることにより、さらに反射率を上げることが出来、高輝度化が可能である。また、指定距離以外でもさらに混色性を上げたい場合は、各色間の反射面10を外周反射面より低くすることも有効である。
The
図3および図4に示すものは、本発明の他の実施の形態であり、前記リフレクタ9は、赤、青および緑を一グループとして囲い、白色を一グループとして囲むように形成されている。
3 and 4 show another embodiment of the present invention, and the
この実施の形態は、前記図1および図2のものをベースとし、白色発光と、赤、青、緑のRGB発光とを、別々のリフレクタ9で形成している点において前記実施の形態とは相違している。
This embodiment is based on that of FIG. 1 and FIG. 2 and differs from the above embodiment in that white light emission and RGB light emission of red, blue, and green are formed by
この実施の形態では、RGBが一体型となっているため、それぞれの素子2から反射面10までの距離が異なるため、光を前面に取り出す際に光軸が若干ズレてしまいそれぞれの効率は落ちてしまう事になるが、特にLED直視時および指定距離の照射面以外でも混色性は格段に向上する。また、図1,2の実施の形態よりも、製品サイズの小型化が可能となる。
In this embodiment, since RGB is an integral type, the distance from each
本半導体発光装置は、まず、白色のLEDチップ2を所定の輝度となるまで発光させ、赤、緑、青のLEDチップ2の輝度を調整して所定の色調となるようにすることができる。そうすることにより、高輝度かつ演色性に優れた半導体発光装置とすることができる。
In the present semiconductor light emitting device, first, the
図5および図6に示すものは、本発明の他の実施の形態であり、前記リフレクタ9は、赤、青、緑および白色の全色を一グループとして囲むように形成されている。
FIG. 5 and FIG. 6 show another embodiment of the present invention, and the
この実施の形態は、表面実装型LEDの実施例であり、前記図3のものをベースとし白、赤、青、緑色発光全てが、一つのリフレクタ9で形成している。
This embodiment is an example of a surface mount type LED, and white, red, blue, and green light emission are all formed by a
本装置の特徴は、全てが一体型となっているため、それぞれの素子2から反射面10までの距離が異なるため、光を前面に取り出す際に光軸が若干ズレてしまい、それぞれの効率は落ちてしまう事になるが、特にLED直視および指定距離の照射面以外でも混色性は格段に向上する。
Since all of the features of this device are integrated, the distance from each
前記図3のものと異なるのは、白色も含め一体型としているため、白色発光時はRGB発光部の発光ムラ(非混色性)を目立たなくする効果もある。また、図3の実施形態よりも、さらに製品サイズの小型化が可能となる。 3 differs from that shown in FIG. 3 in that it is an integrated type including white, so that it also has an effect of making the light emission unevenness (non-color mixing) of the RGB light emitting portion inconspicuous at the time of white light emission. Further, the product size can be further reduced as compared with the embodiment of FIG.
なお、本図では、蛍光体入りエポキシまたはシリコン樹脂8をエポキシまたはシリコン樹脂7で覆っている形となっているが、リフレクタ9内で個別にすることも可能である。
In this figure, the phosphor-containing epoxy or
図7および図8に示すものは、本発明の他の実施の形態であり、前記基板1は前記素子2を載置する載置面11を有し、該載置面11が2段構造とされている。そして、前記白色の素子2は、他の色の素子2と異なる段に載置されている。この実施の形態では、白色の素子2は、下段に配置され、その他の色の素子2は上段に配置されている。
7 and 8 show another embodiment of the present invention. The
また、本全てが一体型となったタイプは、図7のようなタイプにすることが望ましい。
すなわち、基板1を2段構造とし、下段に青色または紫外LEDチップ2を搭載し、蛍光体入りエポキシまたはシリコン樹脂8で封止する。残りのRGB素子2は基板1の上段部に搭載する。
Moreover, it is desirable that the type in which all the books are integrated is a type as shown in FIG.
That is, the
本構造にすることにより、蛍光体入りエポキシまたはシリコン樹脂8はポッテイング方式で容易に封止することができ形状が安定するとともに、その他素子2を透明または乳白のエポキシまたはシリコン樹脂7で封止する際、容易に作業が可能となる。
With this structure, the phosphor-containing epoxy or
また、蛍光体入りエポキシまたはシリコン樹脂8が下段に隠れた状態となることから、RGB発光した際に、それが影になることなく、光を効率よく取り出すことが可能となる。
In addition, since the phosphor-containing epoxy or
なお「青と緑色」および「赤と白色」の素子は異なる段に載置することもできる。
図9に示すものは、本発明の他の実施の形態であり、前記素子2のうち、白色は前記基板1の中心に配置され、該白色素子2を囲むように赤、青および緑色の素子2が配置されたものである。
The elements of “blue and green” and “red and white” can be mounted on different stages.
FIG. 9 shows another embodiment of the present invention. Among the
この実施の形態において、さらに混色性を重視する場合は、真ん中に白色を配置し、その周囲に赤、青、緑を略正三角形の頂点の位置に配置することが望ましい。 In this embodiment, when more importance is attached to color mixing, it is desirable to arrange white in the middle and arrange red, blue and green at the positions of the vertices of substantially equilateral triangles.
なお、この方式の際は、赤色のLEDチップ2も下段に配置することが有効である。
青、緑色LEDチップ2の高さはおよそ100μm程度であるが、赤色LEDチップ2の高さはおよそ300μmと高く、同一段に配置した際は、青、緑発光時に影になることがあり、発光効率を低下させる要因となる。赤色のLEDチップ2も下段に配置することで、本問題が解決し効率のよい発光装置の提供が可能となる。即ち、高さの高いLEDチップを下段に配置し、高さの低いLEDチップからの光の光路を妨げないようにすることで輝度を高くすることができる。
In this method, it is effective to arrange the
The height of the blue and
なお、下段部分の高さについては、白色発光部iの素子2が確実に封止できる高さで、且つ、赤色LEDチップ2の発光層の高さより低いことが望ましい。また、緑色発光を蛍光体励起で行う場合も本方法は有効である。
In addition, about the height of a lower stage part, it is desirable that it is the height which the
上記で記載した全ての実施の形態において、図10のように基板1を2段にし、全てのチップ2を下段に搭載することは、もちろん可能である。製品サイズが若干大きくなるが樹脂封止作業が容易また、安定化し、製造工程が簡略化される。
In all the embodiments described above, it is of course possible to mount the
また、図11の様に、基板1を3段にし、下段および中段に必要な組み合わせの素子2を配置し3段目を封止樹脂のダムとして形成することにより、前記図7の実施の形態をさらに樹脂封止作業が容易また、安定化し、製造工程が簡略化されるものとする事が出来る。
Further, as shown in FIG. 11, the
なお、今回開示した上記実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではない。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更を含むものである。 In addition, the said embodiment disclosed this time is an illustration in all the points, Comprising: It is not restrictive. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and includes all modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.
本発明は半導体発光装置産業において利用可能である。 The present invention can be used in the semiconductor light emitting device industry.
1 基板、2 素子(LEDチップ)、9 リフレクタ、10 反射面、11 載置面。 1 substrate, 2 elements (LED chip), 9 reflector, 10 reflecting surface, 11 mounting surface.
Claims (2)
前記基板上に設けられた、赤、青、緑、および白色の、互いに異なる発光色をそれぞれ有する4つの発光部とを備え、
前記発光部は、それぞれ異なるLEDチップが個別に樹脂で覆われ、
前記4つの発光部を一グループとして囲むようにリフレクタが形成されていることを特徴とする半導体発光装置。 A substrate,
Provided with four light emitting portions provided on the substrate, each having red, blue, green, and white light emission colors different from each other;
In the light emitting part, different LED chips are individually covered with resin,
A semiconductor light-emitting device, wherein a reflector is formed so as to surround the four light-emitting portions as a group.
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