JP2014229783A - Semiconductor light-emitting device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、半導体発光装置に関するものであり、詳しくは、発光源となる半導体発光素子の点灯時の発熱に応じて光の照射方向や色相を変えることが可能な半導体発光装置に関する。 The present invention relates to a semiconductor light-emitting device, and more particularly, to a semiconductor light-emitting device capable of changing the light irradiation direction and hue in accordance with heat generated when a semiconductor light-emitting element serving as a light-emitting source is turned on.
従来、この種(特に、半導体発光素子の灯時の発熱に応じて光の照射方向を変える)の半導体発光装置としては、例えば、特許文献1に「換気装置」として図11〜図13に示す構成のものが開示されている。
Conventionally, as a semiconductor light-emitting device of this type (particularly, the direction of light irradiation is changed according to the heat generated during the lighting of the semiconductor light-emitting element), for example,
それは、建築物に設置された換気装置80の、建築物の壁85を貫通して室内90と室外95を連通するダクト81を開閉する開閉手段82を、形状記憶材料で形成した変位可能な可動部83と可動部83に搭載したLED光源84で構成したものである。
That is, the opening / closing means 82 that opens and closes the
可動部83は、LED光源84の点灯時の発熱によって逆変態開始温度以上の温度に加熱されたときには、図11に示す第1の状態となってダクト81の開度が最大となって換気の効率が最高となり、逆変態開始温度未満の温度に冷却されたときは、LED光源84の重量及び可動部83の自重によって図12及び図13に示す第2の状態となる。
When the
可動部83は、温度が逆変態開始温度よりも低ければ低いほど撓み量(変形量)が大きくなり、図13に示すダクト81の状態は図12に示すダクト81の状態よりも可動部83の温度が低いときの状態を示している。
As the temperature of the
この場合、可動部83の冷却は、ダクト81内に流入する外気によって行われ、外気の温度が比較的高い場合(例えば、夏季)は、可動部83の冷却が抑制されて可動部83が第1の状態となってダクト81の開度が最大となり、室内90に外気が最大に取り入れられる。一方、外気の温度が比較的低い場合(例えば、冬季)は、可動部83の冷却が促進されて可動部83がLED光源84の重量及び可動部83の自重によって第2の状態となってダクト81の開度が第1の状態よりも小さくなり、それによって、暖房で暖められた室内90の空気がダクト81を介して室外95に流出するのが防止されると同時に冷えた外気が室内90に流入するのが防止されることにより、室内90が快適な環境に保たれる。
In this case, the cooling of the
また、LED光源84からの出射光は、室内90及び室外95に対して間接照明として機能して美的効果や癒し効果が得られると共に防犯効果も得られ、換気装置80の作動表示用のパイロットランプとしての機能及びダクト81の開度の程度を示す表示機能も有している。
In addition, the emitted light from the
ところで、上記特許文献1で開示された換気装置80は、例えば、ダクト81の開閉手段82を構成する可動部83に複数のLED光源84を搭載した場合、複数のLED光源84の夫々からの出射光は、可動部83の変位によっていずれも同一の方向に向けて照射されることになり、しかも色相は変化することはない。すなわち、複数のLED光源84は可動部83単位で出射光の照射方向を変化させるに過ぎず、光の演出効果が乏しい。その上、可動部83が、可動部83上に取り付けられるLED光源84以外の電子部品(図示せず)の発熱に付随して変動することがあり、演出効果の制御が問題になることがあった。
By the way, the
また、可動部83は変位領域(変位空間)を必要とするため、換気装置80の小型化を阻害するものとなる。
Moreover, since the
そこで、本発明は上記問題に鑑みて創案なされたもので、その目的とするところは、発光源となる半導体発光素子の点灯時の発熱に応じて照射光の照射方向や色相を変えることを可能としてバリエーションに富んだ照射光の態様によって光による高い演出効果を実現すると共に、半導体発光装置を搭載した機器の小型化を可能にすることにある。 Therefore, the present invention was devised in view of the above problems, and the object of the present invention is to change the irradiation direction and hue of the irradiation light according to the heat generated when the semiconductor light emitting element as the light source is turned on. As a result, it is possible to realize a high stage effect by light according to a variety of irradiation light modes and to reduce the size of a device equipped with a semiconductor light emitting device.
上記課題を解決するために、本発明の請求項1に記載された発明は、複数のリード電極と、前記複数のリード電極の少なくとも1つに実装された半導体発光素子と、前記半導体発光素子を含む前記複数のリード電極の夫々の一端側が気密に収容された、前記半導体発光素子からの出射光が透過する複数の光出射面を有する透明カバーと、を備え、前記半導体発光素子が実装されたリード電極は、前記一端側の先端から所定の長さまでが熱膨張率の異なる2種類の金属部材を接合したバイメタル構造の熱変位部材で形成されていると共に、前記半導体発光素子が前記熱変位部材上に実装されていることを特徴とするものである。
In order to solve the above-described problem, the invention described in
また、本発明の請求項2に記載された発明は、請求項1において、前記透明カバーの前記複数の光出射面の少なくとも1つには、前記半導体発光素子からの出射光で励起されて波長変換した光を放出する波長変換部材を有していることを特徴とするものである。 According to a second aspect of the present invention, in the first aspect, at least one of the plurality of light exit surfaces of the transparent cover is excited by the light emitted from the semiconductor light emitting element and has a wavelength. It has the wavelength conversion member which discharge | releases the converted light, It is characterized by the above-mentioned.
また、本発明の請求項3に記載された発明は、請求項1又は請求項2において、前記波長変換部材を有する光出射面が複数の場合、波長変換した光の色相が同一の1種類の波長変換部材又は光の色相が異なる2種類以上の波長変換部材で構成されていることを特徴とするものである。
Further, in the invention described in
また、本発明の請求項4に記載された発明は、請求項1〜請求項3のいずれかにおいて、前記半導体発光素子が複数の場合、発光色が同一の1種類の半導体発光素子又は発光色が異なる2種類以上の半導体発光素子で構成されていることを特徴とするものである。
Further, in the invention described in
また、本発明の請求項5に記載された発明は、請求項1〜請求項4のいずれかにおいて、前記透明カバー内には、不活性ガス又は不活性液体のいずれかが封入されていることを特徴とするものである。
Further, in the invention described in
本発明の半導体発光装置は、発光源となる半導体発光素子を、熱膨張率の異なる2種類の金属部材を接合したバイメタル構造の熱変位部材上に実装することにより半導体発光素子の発光時の発熱量のみに応じて熱変位部材が変位して半導体発光素子の光軸方向が変わり、それによって照射光の照射方向が変わるようにした。 The semiconductor light-emitting device of the present invention mounts a semiconductor light-emitting element serving as a light-emitting source on a heat-displacement member having a bimetallic structure in which two types of metal members having different thermal expansion coefficients are joined, thereby generating heat during light emission of the semiconductor light-emitting element. The thermal displacement member is displaced according to the amount alone, and the optical axis direction of the semiconductor light emitting element is changed, thereby changing the irradiation direction of the irradiation light.
更に、半導体発光素子の光軸が向く方向の所定方向に波長変換部材を配置して、半導体発光素子の発光色とは異なる色相の照射光が照射されるようにした。 Further, the wavelength conversion member is arranged in a predetermined direction in which the optical axis of the semiconductor light emitting element faces, so that irradiation light having a hue different from the emission color of the semiconductor light emitting element is irradiated.
その結果、光の演出効果のバリエーションを豊富にし、その効果を容易に制御し、さらには、半導体発光装置を搭載した機器の小型化を可能にした。 As a result, there are many variations of the light effects, which can be controlled easily, and further downsizing of devices equipped with semiconductor light-emitting devices is possible.
以下、この発明の好適な実施形態を図1〜図10を参照しながら、詳細に説明する(同一部分については同じ符号を付す)。尚、以下に述べる実施形態は、本発明の好適な具体例であるから、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの実施形態に限られるものではない。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 1 to 10 (the same parts are denoted by the same reference numerals). The embodiments described below are preferable specific examples of the present invention, and thus various technically preferable limitations are given. However, the scope of the present invention particularly limits the present invention in the following description. Unless stated to the effect, the present invention is not limited to these embodiments.
図1〜図4は、本発明の半導体発光装置に係わる第1の実施形態を説明する図であり、そのうち、図1は発光源の半導体発光素子に通電電流が流れていないか、あるいは相対的に通電電流が少ないときの状態を示す上面図、図2は図1の側断面図であり、図3は発光源の半導体発光素子の通電電流が相対的に多いときの状態を示す上面図、図4は図3の側断面図である。 1 to 4 are diagrams for explaining a first embodiment relating to a semiconductor light emitting device of the present invention. Of these, FIG. FIG. 2 is a side cross-sectional view of FIG. 1, and FIG. 3 is a top view showing a state when the conduction current of the semiconductor light emitting element of the light source is relatively large. 4 is a side sectional view of FIG.
図1及び図2より、本実施形態の半導体発光装置1は、発光源となる半導体発光素子(具体的には、例えばLED素子、以下「LED素子」と呼称する)2、LED素子2に通電する一対のリード電極3、4、LED素子2及び一対のリード電極3、4の夫々の一端側を気密に収容する透明カバー5、及び透明カバー5内に封入された封入材6を備えている。
1 and 2, the semiconductor
一対のリード電極3、4は、いずれも金属製で一部分を除いて互いに所定の間隔で平行に並設されており、一方のリード電極3は、透明カバー5内に気密に収容された一端側が先端から所定の長さまでを熱膨張率の異なる2種類の金属部材を接合したバイメタル構造の熱変位部材で形成され、それ以外の部分はバイメタル構造を有しない熱伝導性が良好な1種類の金属部材で形成されている。他方のリード電極4は、全長に亘ってバイメタル構造を有しない熱伝導性が良好な1種類の金属部材で形成されている。
The pair of
リード電極3の、バイメタル構造の熱変位部材で形成された熱変位部3aは、リード電極3に対して対向するリード電極4側に向かって延設されており、相対的に熱膨張率の大きい金属部材3aaが下側に位置し、相対的に熱膨張率の小さい金属部材3abが上側に位置している。
A
熱変位部3aを構成する金属部材3abの先端部上面には、電導性接合部材(図示せず)を介して発光源のLED素子2が実装され、LED素子2の下部電極とリード電極3が電気的に接続されている。導電性接合部材には、例えば、銀ペースト、銀錫ペースト、はんだ或いは金属バンプ等が用いられる。
The
また、一端部がLED素子2の上部電極に接合されたボンディングワイヤ7の他端部がリード電極4の上端面に接合されてLED素子2の上部電極とリード電極4が電気的に接続されている。ボンディングワイヤ7には、例えば、金あるいはアルミニウム等の導電性及び電極接合性が良好な金属材料が用いられる。
Also, the other end of the
透明カバー5は、ガラス、ポリカーボネート樹脂、シリコーン樹脂等で形成され、上方に位置する平面状の第1光出射面5aと第1光出射面5aの外周縁部から斜め下方に延びる環状傾斜面からなる第2光出射面5bを有しており、リード電極3の熱変位部3a側、リード電極4のボンディングワイヤ7の接合側、LED素子2及びボンディングワイヤ7を気密に収容している。したがって、リード電極3、4の夫々の他端側は、透明カバー5の下面を気密に貫通して外部に導出している。
The
気密封止された透明カバー5内は、不活性ガス及び不活性液体のいずれか又は両方で満たされている。この場合、不活性ガス及び不活性液体はいずれも、電気的に絶縁性を有し、LED素子2の組成材料との反応を生じることがなく、LED素子2からの出射光を吸収することがなく、且つ熱伝導性が良好な材料が用いられる。
The hermetically sealed
具体的には、不活性ガスとしては、例えば窒素ガス、あるいはヘリウムガス、アルゴンガス及びクリプトンガス等の希ガスが用いられ、不活性液体としては、例えば、エーテル、アルコール、エチレングリコール及びフッ素系不活性液体が用いられる。 Specifically, as the inert gas, for example, nitrogen gas or a rare gas such as helium gas, argon gas, and krypton gas is used, and as the inert liquid, for example, ether, alcohol, ethylene glycol, and fluorine-based inert gas. An active liquid is used.
透明カバー5内を上記不活性ガス及び不活性液体のいずれか又は両方で満たすことにより、LED素子2の点灯時(発光時)の発熱を効率よく放熱してLED素子2の温度上昇を抑制し、よってLED素子2の温度上昇に起因するLED素子2の発光効率の低減による発光光量の減少を抑えると共に、同様にLED素子2の温度上昇に起因するLED素子2の劣化による素子寿命の短縮を抑制する。
By filling the
同時に、LED素子2の通電電流を変化させたときに、LED素子2を実装したリード電極3の熱変位部3aの温度が電流の変化に迅速に追随して変わり、それに伴い変位量の変化も電流の変化に対応して遅延が少なくなる。特に、通電電流が低減する方向に向かうときに顕著な効果を奏する。
At the same time, when the energization current of the
LED素子2に対する通電電流が相対的に少ないときの状態の上記半導体発光装置1においては、LED素子2の点灯時(発光時)の発熱が相対的に少ないためにLED素子2を実装したリード電極3の熱変位部3aの温度上昇も相対的に少なく、熱変位部3aの変位量も相対的に少ない。
In the semiconductor
そのため、熱変位部3aは、リード電極3に対して対向するリード電極4側に向かってほぼ垂直に且つほぼ平面状に延びた状態となっており、熱変位部3aの金属部材3abの先端部上面に実装されたLED素子2はその光軸Xが上方の、透明カバー5の第1光出射面5aの方向を向いている。したがって、LED素子2からの出射光は、透明カバー5の第1光出射面5aを透過して照射光LとしてLED素子2の直上方向に向けて照射される。
Therefore, the
一方、LED素子2に対する通電電流が相対的に多いときの状態の半導体発光装置1においては、図3及び図4にあるように、LED素子2の点灯時(発光時)の発熱が相対的に多いためにLED素子2を実装したリード電極3の熱変位部3aの温度上昇も相対的に多い。そのため、熱変位部3aは、下側に位置する相対的に熱膨張率の大きい金属部材3aaが、上側に位置する相対的に熱膨張率の小さい金属部材3abの側(上方)に向かって湾曲状に変位(湾曲変位)する。
On the other hand, in the semiconductor
すると、熱変位部3aの金属部材3abの先端部上面に実装されたLED素子2はその光軸Xが斜め上方の、透明カバー5の第2光出射面5bの方向に向く。したがって、LED素子2からの出射光は、透明カバー5の第2光出射面5bを透過して照射光LとしてLED素子2の斜め上方に向けて照射される。
Then, the
以上のように第1の実施形態は、半導体発光装置1の発光源となるLED素子2を実装するLED実装部(熱変位部3a)を、熱膨張率の異なる2種類の金属部材3aa、3abを接合したバイメタル構造とし、同時に、LED素子2を収納する透明カバー5に第1光出射面5aと第2光出射面5bの2つの光出射面を設けた。
As described above, in the first embodiment, the LED mounting portion (
そして、LED素子点灯(発光)時の通電電流を制御することによりLED素子2の発熱量が変わり、それに伴う熱変位部3aの温度変化によって該熱変位部3a湾曲変位量が変わる。その結果、熱変位部3a上に実装されたLED素子2の光軸方向が変わってLED素子2からの出射光が、透明カバー5の第1光出射面5a及び第2光出射面5bのいずれかから出射することになる。
Then, the amount of heat generated by the
つまり、LED素子2の通電電流を制御することにより、半導体発光装置1の照射光の照射方向を変えることができる。これにより、半導体発光装置1による光の演出効果を簡単に実現することができる。
That is, the irradiation direction of the irradiation light of the semiconductor
なお、熱変位部3aを構成する金属材料3aa、3abは、LED素子2に所定の通電電流を流した時の点灯(発光)時の発熱と、そのときのLED素子2からの出射光による所望の照射方向とを考慮して設定される。
Note that the metal materials 3aa and 3ab constituting the
図5及び図6は、本発明の半導体発光装置に係わる第2の実施形態を説明する図であり、そのうち、図5は発光源のLED素子に通電電流が流れていないか、あるいは相対的に通電電流が少ないときの状態を示す側断面図であり、図6は発光源のLED素子の通電電流が相対的に多いときの状態を示す側断面図である。 5 and 6 are diagrams illustrating a second embodiment of the semiconductor light emitting device according to the present invention. Of these, FIG. FIG. 6 is a side sectional view showing a state when the energization current is small, and FIG. 6 is a side sectional view showing a state when the energization current of the LED element of the light source is relatively large.
第2の実施形態は、上記第1の実施形態に対して、透明カバー5の第1光出射面5a及び第2光出射面5bのうち一方の光出射面(第2の実施形態の場合は第1光出射面5a)の内面に例えば蛍光体等の波長変換部材8を有している。図5及び図6において、波長変換部材8は第1光出射面5aの内面に塗布され、塗布された波長変換部材8はLED素子2の出射光に励起されて所望の波長変換光を放出する。
The second embodiment is different from the first embodiment in that one of the first
具体的には、LED素子2に青色光を発光する青色LED素子2(B)を用い、波長変換部材8に、青色LED素子2(B)の出射光の青色光に励起されて青色光の補色となる黄色光に波長変換する黄色蛍光体を用いた。
Specifically, the blue LED element 2 (B) that emits blue light is used as the
すると、LED素子2(B)に対する通電電流が相対的に少ないときの状態の半導体発光装置1(図5参照)においては、上記第1の実施形態と同様に、熱変位部3aが、リード電極3に対して対向するリード電極4側に向かってほぼ垂直に且つほぼ平面状に延びた状態となっており、熱変位部3aの金属部材3abの先端部上面に実装された青色LED素子2(B)はその光軸Xが上方の、透明カバー5の第1光出射面5aの方向を向く。したがって、LED素子2(B)からの出射光は、透明カバー5の第1光出射面5aを透過して照射光LとしてLED素子2(B)の直上方向に向けて照射される。
Then, in the semiconductor light emitting device 1 (see FIG. 5) in a state where the energization current to the LED element 2 (B) is relatively small, the
このとき、透明カバー5の第1光出射面5aの内面には黄色蛍光体からなる波長変換部材8が塗布されており、第1光出射面5aからの照射光Lは、青色LED素子2(B)から発せられた青色光の一部が黄色蛍光体を励起することにより波長変換された黄色光と、青色LED素子2(B)から発せられた青色光の一部との加法混色によって白色光となる。
At this time, the
一方、LED素子2(B)に対する通電電流が相対的に多いときの状態の半導体発光装置1(図6参照)においては、上記第1の実施形態と同様に、熱変位部3aは、下側に位置する相対的に熱膨張率の大きい金属部材3aaが、上側に位置する相対的に熱膨張率の小さい金属部材3abの側(上方)に向かって湾曲状に変位(湾曲変位)し、熱変位部3aの金属部材3abの先端部上面に実装されたLED素子2(B)はその光軸Xが斜め上方の、透明カバー5の第2光出射面5bの方向に向く。したがって、LED素子2(B)からの出射光は、透明カバー5の第2光出射面5bを透過して照射光LとしてLED素子2(B)の斜め上方に向けて照射される。
On the other hand, in the semiconductor light emitting device 1 (see FIG. 6) in a state where the energization current to the LED element 2 (B) is relatively large, the
このとき、透明カバー5の第2光出射面5bは波長変換部材が塗布されておらず、第2光出射面5bからの照射光Lは、青色LED素子2(B)から発せられた青色光がそのまま照射される。
At this time, the wavelength conversion member is not applied to the second
以上のように第2の実施形態は、半導体発光装置1の発光源となるLED素子を青色光を発光する青色LED素子2(B)として該青色LED素子2(B)を実装するLED実装部(熱変位部3a)を、熱膨張率の異なる2種類の金属部材3aa、3abを接合したバイメタル構造とし、同時に、青色LED素子2(B)を収容する透明カバー5に第1光出射面5aと第2光出射面5bの2つの光出射面を設けると共に、そのうち一方の光出射面(第2の実施形態の場合は第1光出射面5a)の内面に例えば蛍光体等の波長変換部材8を塗布した。
As described above, in the second embodiment, an LED mounting portion that mounts a blue LED element 2 (B) as a blue LED element 2 (B) that emits blue light is used as an LED element that is a light source of the semiconductor
そして、LED素子点灯(発光)時の通電電流を制御することにより青色LED素子2(B)の発熱量が変わり、それに伴う熱変位部3aの温度変化によって該熱変位部3aの湾曲変位量が変わる。その結果、熱変位部3a上に実装された青色LED素子2(B)の光軸方向が変わってLED素子2(B)からの出射光が、透明カバー5の第1光出射面5aからの白色光及び第2光出射面5bからの青色光のいずれかとして照射される。
Then, the amount of heat generated by the blue LED element 2 (B) is changed by controlling the energization current when the LED element is turned on (light emission), and the amount of bending displacement of the
つまり、LED素子2(B)の通電電流を制御することにより、半導体発光装置1の照射光の照射方向と共に色相も変えることができる。これにより、第2の実施形態の半導体発光装置1による光の演出効果を、第1の実施形態の半導体発光装置1による光の演出効果よりも更に高めることができる。
That is, by controlling the energization current of the LED element 2 (B), the hue can be changed together with the irradiation direction of the irradiation light of the semiconductor
なお、熱変位部3aを構成する金属材料3aa、3abは、第1の実施形態と同様に、LED素子2(B)に所定の通電電流を流した時の点灯(発光)時の発熱と、そのときのLED素子2(B)からの出射光による所望の照射方向とを考慮して設定される。また、図5及び図6において、波長変換部材8は第1光出射面5aの内面に塗布されているが、これに限定されない。波長変換部材8を光出射面の外側に配置することも可能であり、光出射面を構成する材料が波長変換部材を含んでいてもよい。
In addition, the metal materials 3aa and 3ab constituting the
図7及び図8は、本発明の半導体発光装置に係わる第3の実施形態を説明する図であり、そのうち、図7は発光源のLED素子に通電電流が流れていないか、あるいは相対的に通電電流が少ないときの状態を示す側断面図であり、図8は発光源のLED素子の通電電流が相対的に多いときの状態を示す側断面図である。 7 and 8 are diagrams for explaining a third embodiment relating to the semiconductor light emitting device of the present invention. Among them, FIG. 7 shows that no current flows in the LED element of the light emitting source, or relatively FIG. 8 is a side cross-sectional view showing a state when the energization current is small, and FIG. 8 is a side cross-sectional view showing a state when the energization current of the LED element of the light emitting source is relatively large.
第3の実施形態は図7より、上記第1の実施形態に対して、一対のリード電極3、4の夫々は、透明カバー5内に気密に収容された一端側が先端から所定の長さまでを熱膨張率の異なる2種類の金属部材を接合したバイメタル構造の熱変位部材で形成され、それ以外の部分はバイメタル構造を有しない熱伝導性が良好な1種類の金属部材で形成されている。
FIG. 7 shows that the third embodiment is different from the first embodiment in that each of the pair of
リード電極3、4の夫々の、バイメタル構造の熱変位部材で形成された熱変位部3a、4aは、先端部同士が互いに対向するように延設されており、熱変位部3aは相対的に熱膨張率の大きい金属部材3aaが上側に位置し、相対的に熱膨張率の小さい金属部材3abが下側に位置しており、熱変位部4aは相対的に熱膨張率の大きい金属部材4aaが上側に位置し、相対的に熱膨張率の小さい金属部材4abが下側に位置している。
The
熱変位部3aを構成する金属部材3aa及び熱変位部4aを構成する金属部材4aaの夫々の先端部上面には、電導性接合部材(図示せず)を介して発光源のLED素子2a、2bが実装され、LED素子2aの下部電極とリード電極3及び、LED素子2bの下部電極とリード電極4が電気的に接続されている。導電性接合部材には、例えば、銀ペースト、銀錫ペースト、はんだ或いは金属バンプ等が用いられる。
The
また、一端部がLED素子2aの上部電極に接合されたボンディングワイヤ7の他端部がリード電極4の熱変位部4aの金属部材4aaの上端面に接合されてLED素子2aの上部電極とリード電極4が電気的に接続されており、同様に、一端部がLED素子2bの上部電極に接合されたボンディングワイヤ7の他端部がリード電極3の熱変位部3aの金属部材3aaの上端面に接合されてLED素子2bの上部電極とリード電極3が電気的に接続されている。ボンディングワイヤ7には、例えば、金あるいはアルミニウム等の導電性及び電極接合性が良好な金属材料が用いられる。
Also, the other end of the
そこで、夫々のLED素子2a、2bに対する通電電流が相対的に少ないときの状態の上記半導体発光装置1においては、各LED素子2a、2bの点灯時(発光時)の発熱が相対的に少ないためにLED素子2aを実装したリード電極3の熱変位部3a及びLED素子2bを実装したリード電極4の熱変位部4aの温度上昇も相対的に少なく、熱変位部3a、4aの変位量も相対的に少ない。
Therefore, in the semiconductor
そのため、リード電極3、4の夫々の熱変位部3a、4aは、先端部同士が互いに対向するように延設された状態となっており、各熱変位部3a、4aの夫々の金属部材3aa、4aaの先端部上面に実装されたLED素子2a、2bはその光軸Xa、Xbが上方の、透明カバー5の第1光出射面5aの方向を向いている。したがって、LED素子2a、2bからの出射光は、透明カバー5の第1光出射面5aを透過して照射光Lとして夫々LED素子2a、2bの直上方向に向けて照射される。
Therefore, the
一方、LED素子2に対する通電電流が相対的に多いときの状態の半導体発光装置1(図8参照)においては、各LED素子2a、2bの点灯時(発光時)の発熱が相対的に多いために夫々のLED素子2a、2bを実装したリード電極3の熱変位部3a及びリード電極4の熱変位部4aの温度上昇も相対的に多い。そのため、熱変位部3aは、上側に位置する相対的に熱膨張率の大きい金属部材3aaが、下側に位置する相対的に熱膨張率の小さい金属部材3abの側(下方)に向かって湾曲状に変位(湾曲変位)し、熱変位部4aは、上側に位置する相対的に熱膨張率の大きい金属部材4aaが、下側に位置する相対的に熱膨張率の小さい金属部材4abの側(下方)に向かって湾曲状に変位(湾曲変位)する。
On the other hand, in the semiconductor light-emitting device 1 (see FIG. 8) in a state where the energization current to the
すると、熱変位部3aの金属部材3aaの先端部上面に実装されたLED素子2aはその光軸Xaが斜め上方の、透明カバー5の第2光出射面5bの方向に向く。したがって、LED素子2aからの出射光は、透明カバー5の第2光出射面5bを透過して照射光LaとしてLED素子2の斜め上方に向けて照射される。
Then, the
また、熱変位部4aの金属部材4aaの先端部上面に実装されたLED素子2bはその光軸Xbが透明カバー5の中心軸Z方向(言い換えると、リード電極3、4の互いに平行に並設された部分の並設方向)に対してLED素子2aの光軸Xa方向と反対方向の斜め上方の、透明カバー5の第2光出射面5bの方向に向く。したがって、LED素子2bからの出射光は、透明カバー5の第2光出射面5bを透過して照射光LbとしてLED素子2bの、LED素子2aの照射光Laの照射方向と反対方向の斜め上方に向けて照射される。
The
以上のように第3の実施形態は、半導体発光装置1の発光源となる2つのLED素子2a、2bを実装する各LED実装部(熱変位部3a、4a)の夫々を、熱膨張率の異なる2種類の金属部材3aa、3ab及び金属材料4aa、4abを接合したバイメタル構造とし、同時に、LED素子2a、2bを収容する透明カバー5に第1光出射面5aと第2光出射面5bの2つの光出射面を設けた。
As described above, in the third embodiment, each of the LED mounting portions (
そして、LED素子点灯(発光)時の通電電流を制御することにより各LED素子2a、2bの発熱量が変わり、それに伴う熱変位部3a、4aの温度変化によって該熱変位部3a、4aの夫々の湾曲変位量が変わる。その結果、熱変位部3a、4a上に実装されたLED素子2a、2bの光軸方向が変わってLED素子2a、2bからの出射光が、透明カバー5の第1光出射面5a及び第2光出射面5bのいずれかから出射することになる。
The amount of heat generated by each
つまり、夫々のLED素子2a、2bの通電電流を制御することにより、半導体発光装置1の2つ照射光La、Lbの照射方向を個別に変えることができる。これにより、第1の実施形態の半導体発光装置1による光の演出効果よりも更に高めることができる。
That is, the irradiation directions of the two irradiation lights La and Lb of the semiconductor
なお、夫々の熱変位部3a、4aを構成する金属材料3aa、3ab及び金属材料4aa、4abは、各LED素子2a、2bに所定の通電電流を流した時の点灯(発光)時の発熱と、そのときのLED素子2a、2bからの出射光による所望の照射方向とを考慮して設定される。
Note that the metal materials 3aa, 3ab and the metal materials 4aa, 4ab constituting the respective
図9及び図10は、本発明の半導体発光装置に係わる第4の実施形態を説明する図であり、そのうち、図9は発光源のLED素子に通電電流が流れていないか、あるいは相対的に通電電流が少ないときの状態を示す側断面図であり、図10は発光源のLED素子の通電電流が相対的に多いときの状態を示す側断面図である。 FIGS. 9 and 10 are diagrams for explaining a fourth embodiment of the semiconductor light emitting device of the present invention. Among them, FIG. 9 shows that an energizing current does not flow in the LED element of the light emitting source or is relatively. FIG. 10 is a side cross-sectional view showing a state when the energization current is small, and FIG. 10 is a side cross-sectional view showing a state when the energization current of the LED element of the light source is relatively large.
第4の実施形態は、上記第3の実施形態に対して、透明カバー5の第1光出射面5a及び第2光出射面5bのうち一方の光出射面(第4の実施形態の場合は第2光出射面5b)の内面に例えば蛍光体等の波長変換部材8を塗布すると共に、2つのLED素子2a、2bに、その出射光が波長変換部材8を励起して所望の波長の波長変換光を放出させる種類のものを用いた。
The fourth embodiment is different from the third embodiment in that one of the first
具体的には、夫々のLED素子2a、2bに青色光を発光する青色LED素子2a(B)、2b(B)用い、波長変換部材8に、各青色LED素子2a(B)、2b(B)の出射光の青色光に励起されて青色光の補色となる黄色光に波長変換する黄色蛍光体を用いた。
Specifically, the
すると、LED素子2a(B)、2b(B)に対する通電電流が相対的に少ない状態の半導体発光装置1(図9参照)においては、上記第3の実施形態と同様に、リード電極3、4の夫々の熱変位部3a、4aは、先端部同士が互いに対向するように延設された状態となっており、各熱変位部3a、4aの夫々の金属部材3aa、4aaの先端部上面に実装されたLED素子2a(B)、2b(B)はその光軸Xa、Xbが上方の、透明カバー5の第1光出射面5aの方向を向いている。したがって、LED素子2a(B)、2b(B)からの出射光(青色光)は、透明カバー5の第1光出射面5aを透過して照射光Lとして夫々LED素子2a(B)、2b(B)の直上方向に向けて照射される。
Then, in the semiconductor light emitting device 1 (see FIG. 9) in a state where the energization current to the
一方、LED素子2a(B)、2b(B)に対する通電電流が相対的に多いときの状態の半導体発光装置1(図10参照)においては、各LED素子2a(B)、2b(B)の点灯時(発光時)の発熱が相対的に多いために夫々のLED素子2a(B)、2b(B)を実装したリード電極3の熱変位部3a及びリード電極4の熱変位部4aの温度上昇も相対的に多い。そのため、熱変位部3aは、上側に位置する相対的に熱膨張率の大きい金属部材3aaが、下側に位置する相対的に熱膨張率の小さい金属部材3abの側(下方)に向かって湾曲状に変位(湾曲変位)し、熱変位部4aは、上側に位置する相対的に熱膨張率の大きい金属部材4aaが、下側に位置する相対的に熱膨張率の小さい金属部材4abの側(下方)に向かって湾曲状に変位(湾曲変位)する。
On the other hand, in the semiconductor light emitting device 1 (see FIG. 10) in a state where the energization current for the
すると、熱変位部3aの金属部材3aaの先端部上面に実装されたLED素子2a(B)はその光軸Xaが斜め上方の、透明カバー5の第2光出射面5bの方向に向く。したがって、LED素子2a(B)からの出射光は、透明カバー5の第2光出射面5bを透過して照射光LaとしてLED素子2a(B)の斜め上方に向けて照射される。
Then, the
また、熱変位部4aの金属部材4aaの先端部上面に実装されたLED素子2b(B)はその光軸Xbが透明カバー5の中心軸Z方向(言い換えると、リード電極3、4の互いに平行に並設された部分の並設方向)に対してLED素子2a(B)の光軸Xa方向と反対方向の斜め上方の、透明カバー5の第2光出射面5bの方向に向く。したがって、LED素子2b(B)からの出射光は、透明カバー5の第2光出射面5bを透過して照射光LbとしてLED素子2b(B)の、LED素子2a(B)の照射光Laの照射方向と反対方向の斜め上方に向けて照射される。
The
このとき、透明カバー5の第2光出射面5aの内面には黄色蛍光体からなる波長変換部材8が塗布されており、第2光出射面5bからの照射光La、Lbは、夫々の青色LED素子2a(B)、2b(B)から発せられた青色光の一部が黄色蛍光体を励起することにより波長変換された黄色光と、夫々の青色LED素子2a(B)、2b(B)から発せられた青色光の一部との加法混色によって白色光となる。
At this time, the
以上のように第4の実施形態は、半導体発光装置1の発光源となる2つのLED素子を青色光を発光する青色LED素子2a(B)、2b(B)として該青色LED素子2a(B)、2b(B)を実装するLED実装部(熱変位部3a、4a)の夫々を、熱膨張率の異なる2種類の金属部材3aa、3ab及び金属材料4aa、4abを接合したバイメタル構造とし、同時に、青色LED素子2a(B)、2b(B)を収容する透明カバー5に第1光出射面5aと第2光出射面5bの2つの光出射面を設けると共に、そのうち一方の光出射面(第4の実施形態の場合は第2光出射面5b)の内面に例えば蛍光体等の波長変換部材8を塗布した。
As described above, in the fourth embodiment, the
そして、LED素子点灯(発光)時の通電電流を制御することにより各青色LED素子2a(B)、2b(B)の発熱量が変わり、それに伴う熱変位部3a、4aの温度変化によって該熱変位部3a、4aの夫々の湾曲変位量が変わる。その結果、熱変位部3a、4a上に実装された青色LED素子2a(B)、2b(B)の光軸方向が変わってLED素子2a(B)、2b(B)からの出射光が、透明カバー5の第1光出射面5aからの青色光及び第2光出射面5bからの白色光のいずれかとして照射される。
Then, the amount of heat generated by each
つまり、夫々のLED素子2a(B)、2b(B)の通電電流を制御することにより、半導体発光装置1の2つ照射光の照射方向と共に色相も個別に変えることができる。これにより、本実施形態の半導体発光装置1による光の演出効果を、第1〜3の実施形態の半導体発光装置1による光の演出効果よりも更に高めることができる。
That is, by controlling the energization currents of the
なお、夫々の熱変位部3a、4aを構成する金属材料3aa、3ab及び金属材料4aa、4abは、各LED素子2a(B)、2b(B)に所定の通電電流を流した時の点灯(発光)時の発熱と、そのときのLED素子2a(B)、2b(B)からの出射光による所望の照射方向とを考慮して設定される。
The metal materials 3aa, 3ab and the metal materials 4aa, 4ab constituting the respective
なお、上記実施形態1〜4の説明に用いた図の中の符号10は、半導体発光装置1を実装したプリント基板を示している。
In addition, the code |
以上、実施形態1〜4を例に説明したように本発明の半導体発光装置は、発光源のLED素子の通電電流を制御する(変える)ことにより、照射光の照射方向、色相、及び配光特性(波長変換部材が光の拡散作用を有するため、LED素子からの出射光が波長変換部材を透過した場合と透過しない場合により配光特性が変わる)のいずれか又はそれらの組み合わせを変えることができる。そのため、LED素子の通電電流を変えるだけでバリエーションに富んだ照射光の態様によって光による多彩な演出効果を実現することができる。 As described above, the semiconductor light-emitting device of the present invention controls (changes) the energization current of the LED element of the light-emitting source as described in the first to fourth embodiments, so that the irradiation direction, hue, and light distribution of the irradiation light are controlled. Changing one of the characteristics (the light distribution characteristic varies depending on whether the light emitted from the LED element is transmitted through the wavelength converting member or not), or a combination thereof, because the wavelength converting member has a light diffusing action. it can. Therefore, a variety of effects by light can be realized by changing the energization current of the LED element, and by various forms of irradiation light.
なお、上記実施形態1〜4の構成以外に、波長変換部材を塗布しない光出射面をレンズ構造にして該光出射面を透過する光の配光特性を制御する構成、複数の光出射面の全てに同一種類の波長変換部材を塗布する構造、複数の光出射面の夫々に互いに異なる種類の波長変換部材を塗布する構成、実装された複数のLED素子の夫々を互いに異なる発光色を有する素子とする構成も可能であり、それらの組み合わせの構成も可能である。 In addition to the configurations of the first to fourth embodiments described above, a configuration in which a light exit surface not coated with a wavelength conversion member is used as a lens structure to control light distribution characteristics of light transmitted through the light exit surface, a plurality of light exit surfaces A structure in which the same type of wavelength conversion member is applied to all, a structure in which different types of wavelength conversion members are applied to each of the plurality of light exit surfaces, and an element having different emission colors for each of the plurality of mounted LED elements It is also possible to have a configuration, and a combination thereof is also possible.
更に、本発明の半導体発光装置は、通電電流によってLED素子の光軸方向を変える熱変位部が該半導体発光装置内に設けられている。したがって、本発明の半導体発光装置を搭載した機器(例えば、照明機器等)には変位領域(変位空間)を必要としない。そのため、本半導体発光装置を搭載した機器の小型化に寄与するものとなる。 Furthermore, in the semiconductor light emitting device of the present invention, a thermal displacement portion that changes the optical axis direction of the LED element by an energizing current is provided in the semiconductor light emitting device. Therefore, a displacement region (displacement space) is not required for a device (for example, a lighting device) on which the semiconductor light emitting device of the present invention is mounted. Therefore, it contributes to the downsizing of equipment equipped with this semiconductor light emitting device.
1… 半導体発光装置
2… 半導体発光素子(LED素子)
2B… 青色LED素子
2a… 半導体発光素子(LED素子)
2b… 半導体発光素子(LED素子)
3… リード電極
3a… 熱変位部
3aa… 金属部材
3ab… 金属部材
4… リード電極
4a… 熱変位部
4aa… 金属部材
4ab… 金属部材
5… 透明カバー
5a… 第1光出射面
5b… 第2光出射面
6… 封入材
7… ボンディングワイヤ
8… 波長変換部材
10… プリント基板
DESCRIPTION OF
2 B ...
2b ... Semiconductor light emitting device (LED device)
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記複数のリード電極の少なくとも1つに実装された半導体発光素子と、
前記半導体発光素子を含む前記複数のリード電極の夫々の一端側が気密に収容された、前記半導体発光素子からの出射光が透過する複数の光出射面を有する透明カバーと、を備え、
前記半導体発光素子が実装されたリード電極は、前記一端側の先端から所定の長さまでが熱膨張率の異なる2種類の金属部材を接合したバイメタル構造の熱変位部材で形成されていると共に、前記半導体発光素子が前記熱変位部材上に実装されていることを特徴とする半導体発光装置。 A plurality of lead electrodes;
A semiconductor light emitting device mounted on at least one of the plurality of lead electrodes;
A transparent cover having a plurality of light emitting surfaces through which light emitted from the semiconductor light emitting element is transmitted, wherein one end side of each of the plurality of lead electrodes including the semiconductor light emitting element is hermetically accommodated, and
The lead electrode on which the semiconductor light emitting element is mounted is formed of a thermal displacement member having a bimetallic structure in which two types of metal members having different coefficients of thermal expansion are joined from the tip on the one end side to a predetermined length. A semiconductor light emitting device, wherein a semiconductor light emitting element is mounted on the thermal displacement member.
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JP2017050411A (en) * | 2015-09-02 | 2017-03-09 | 株式会社東芝 | Optical semiconductor device, and method of manufacturing the same |
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- 2013-05-23 JP JP2013109085A patent/JP2014229783A/en active Pending
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