JP2015070242A - 半導体発光装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 n型半導体層とp型半導体層にそれぞれ接続される外部接続電極を有し、少なくとも外部接続電極以外の外周面を蛍光体を含有する樹脂で被覆した蛍光型半導体発光素子10を備え、この蛍光型半導体発光素子10の外部接続電極同士を接続することで複数の蛍光型半導体発光素子10を直列接続して発光素子集合体30、31、32を構成し、蛍光型半導体発光素子10は隣同士の電極を向き合わせて接続することで、蛍光型半導体発光素子10の隣同士が厚み方向で重なり上層下層となり、上層と下層の蛍光型半導体発光素子10の蛍光体が異なる構成とした。
【選択図】図2
Description
発光素子集合体が貫通孔内に配置されることで、下層側の蛍光型半導体発光素子が貫通孔によって露出した金属板に密着し、発光素子集合体の両端部に位置する上層側の蛍光型半導体発光素子の外部接続電極が導電パターンに電気的に接続されることで、発光素子集合体に駆動電圧が供給されることを特徴とする。
第1の実施形態の特徴は、直列接続された複数の蛍光型半導体発光素子が上層下層の2層で構成され、上層側と下層側で異なる蛍光体を含有した樹脂で被覆された発光素子集合体で構成されることである。第2の実施形態の特徴は、第1の実施形態と同様な発光素子集合体を封止する樹脂に所定の蛍光体が含有されていることである。第3の実施形態の特徴は、蛍光型半導体発光素子が略コ形に直列接続されて、電球型フィラメントに近い発光形状を備えた電球型発光装置である。
まず、本発明で使用される蛍光型半導体発光素子(以下、蛍光型LEDと略す)の構造を図1を用いて説明する。図1は蛍光型LEDを模式的に示しており、図1(a)において、蛍光型LED10は、サファイヤ基板で成る透明基板1上にn型窒化物半導体層2及びp型窒化物半導体層3が形成され、このn型窒化物半導体層2及びp型窒化物半導体層3上にn側電極5a及びp側電極5bを有している。このn型窒化物半導体層2及びp型窒化物半導体層3の積層構造によって、半導体発光素子4(以下、LED素子4と略す)が形成される。
次に、本発明の第1の実施形態の構成を図2を用いて説明する。ここで、図2(a)は、本発明の半導体発光装置の上面図であり、図2(b)は、図2(a)の切断線A−A′で半導体発光装置を切断した断面図である。図2(a)、図2(b)において、符号20は、本発明の第1の実施形態の半導体発光装置である。半導体発光装置20は、略正方形のアルミ材等で成る金属板21の表面に絶縁基板22が積層されて固着している。
次に、LED集合体30、31、32を構成する蛍光型LED10の接続の詳細を図3を用いて説明する。図3は、図2で示した半導体発光装置20のLED集合体30の周辺部分を拡大した上面拡大図である。図3において、LED集合体30は、101、102、103、104、・・・117の合計17個の蛍光型LEDによって構成される。
次に、LED集合体を構成する上層側の蛍光型LED10Uと下層側の蛍光型LED10Lの機能について図4を用いて説明する。図4(a)は、図2で示した第1の実施形態の半導体発光装置20の斜視図である。なお、図4(a)は、LED集合体の配置がわかりやすいように、封止枠25と封止材26は省略している。図4(a)で明らかなように、LED集合体30、31、32は、絶縁基板22に形成される貫通孔22aの内部に填め込まれるように配置されており、貫通孔22aの内側が発光エリア22bとなる。
次に、第1の実施形態の動作を図5を用いて説明する。図5は第1の実施形態の半導体発光装置20から、どのような出射光が出射されるかを模式的に示しものである。図5において、半導体発光装置20に搭載されるLED集合体30、31、32は、前述したように、上層側のLED10Uと下層側の蛍光型LED10Uとの蛍光体が異なる2種類の蛍光型LEDによって構成されている。そして、半導体発光装置20に外部から所定の駆動電圧Vdが供給されると、蛍光型LED10Uと蛍光型LED10Uのそれぞれの青色LEDが発光して青色光Bが出射される。
次に、第1の実施形態の半導体発光装置20から出射される出射光27の波長分布の一例を図6を用いて説明する。図6において、横軸は出射光の波長であり、単位はnmである。縦軸は輝度であり、相対値として示している。半導体発光装置20からの出射光27は、前述したように、青色LEDから青色光Bと、緑蛍光体によって波長変換された緑色光Gと、赤蛍光体によって波長変換された赤色光Rとが合成された光となる。ここで、青色光Bの波長は450nm付近であって、青色LEDからの出射光であるので波長分布が狭く、緑色光Gと赤色光Rの波長は、それぞれ蛍光体による変換光であるので比較的広い分布特性を有している。
次に、第1の実施形態の変形例を図7を用いて説明する。この変形例の基本的な構成は第1の実施形態と同様であり、蛍光型LED10のLED素子4の種類と蛍光樹脂9に含有する蛍光体9aの種類のみが異なっているので、構成の説明は省略し、出射光の波長分布の違いを中心に説明する。
次に、第2の実施形態の半導体発光装置を図8を用いて説明する。この第2の実施形態は、第1の実施形態と基本的な構成が同じであり、蛍光型LED10の蛍光樹脂9に含有する蛍光体9aの種類と、LED集合体を封止する封止材26の含有物のみが異なるので、同一要素には同一番号を付して重複する構成の説明は省略し、第2の実施形態の動作と、出射光の波長分布を中心に説明する。ここで、第2の実施形態は、蛍光型LED10のLED素子4は第1の実施形態と同様に青色LEDであり、蛍光型LED10の外周面を被覆する蛍光樹脂9に含有される蛍光体9a(図1参照)はYAG蛍光体であり、封止材26には赤蛍光体が含有されている。
次に、第2の実施形態の半導体発光装置40から出射される出射光42の波長分布の一例を図9を用いて説明する。図9において、横軸は出射光42の波長であり、単位はnmである。縦軸は輝度であり、相対値として示している。半導体発光装置40からの出射光42は、前述したように、青色LEDからの青色光Bと、YAG蛍光体によって波長変換された黄色光Yと、赤蛍光体41によって波長変換された赤色光Rとが、合成された光となる。ここで、青色光Bの波長は第1の実施形態と同様に450nm付近であり、青色LEDからの出射光であるので波長分布が狭く、黄色光Yと赤色光Rの波長は、蛍光体による変換光であるので比較的広い分布特性を有している。
次に、第2の実施形態の変形例を図10を用いて説明する。この変形例の基本的な構成は第2の実施形態と同様であり、蛍光型LED10を被覆する蛍光樹脂9に含有する蛍光体9aの種類と、LED集合体を封止する封止材26に含有する蛍光体の種類のみが異なるので、構成と動作の説明は省略し、出射光の波長分布の違いを中心に説明する。ここで、第2の実施形態の変形例は、蛍光型LED10のLED素子4が青色LEDで構成され、蛍光型LED10を被覆する蛍光樹脂9に含有される蛍光体9a(図1参照)は、第1の実施形態と同様に緑蛍光体と赤蛍光体であり、また、封止材26にはYAG蛍光体が含有される構成である。
次に、第3の実施形態の半導体発光装置を図11を用いて説明する。図11において、符号50は第3の実施形態の半導体発光装置である。半導体発光装置50は、電球型の筐体を備えており、LED集合体を封止する略球形の樹脂カバー51、絶縁材で成る支持部52、および、外部からの電力を入力するための接続部53を有している。支持部52の略中央には絶縁基板で成る電極部54が配置され、この電極部54には一対の電極54a、54bが形成されている。
次に、第3の実施形態の半導体発光装置50に組み込まれる略コ形のLED集合体55の構成を図12を用いて説明する。図12において、LED集合体55は、蛍光型LED10の集合体であり、前述したように、略コ形に直列接続されている。ここで、各蛍光型LED10は、図1で示した蛍光型LED10と同一であり、第1および第2の実施形態と同様に、LED集合体55を構成する蛍光型LED10は、隣接する蛍光型LED10と互いに向き合い、外部接続電極7、8(図1参照)が直接半田等によって電気的に接続される。そして、接続方向は図示するように、略コ形の直線部分は直線方向に接続され、略コ形の角部は直角方向に接続される。
2 n型窒化物半導体層
3 p型窒化物半導体層
4 半導体発光素子(LED素子)
6 絶縁層
7、8 外部接続電極
9 蛍光樹脂
9a 蛍光体
10、101、102、103、104、・・・117、10a、10b 蛍光型半導体発光素子(蛍光型LED)
20、40、50 半導体発光装置
21 金属板
22 絶縁基板
22a 貫通孔
22b 発光エリア
23、24 導電パターン
25 封止枠
26 封止材
27、28、42、43 出射光
30、31、32、55 発光素子集合体(LED集合体)
41 赤蛍光体
51 樹脂カバー
52 支持部
53 接続部
54 電極部
56 駆動部
R 赤色光
G 緑色光
B 青色光
Y 黄色光
Claims (11)
- n型半導体層とp型半導体層にそれぞれ接続する外部接続電極を有し、
少なくとも前記外部接続電極以外の外周面を蛍光体を含有する樹脂で被覆した蛍光型半導体発光素子を備え、
該蛍光型半導体発光素子の前記外部接続電極同士を電気的接続手段を介して接続することで複数の前記蛍光型半導体発光素子を直列接続して発光素子集合体を構成することを特徴とする半導体発光装置。 - 前記発光素子集合体は、前記蛍光型半導体発光素子の隣同士の前記外部接続電極を向き合わせて接続することで、前記蛍光型半導体発光素子の隣同士が厚み方向で重なり上層下層となるように構成することを特徴とする請求項1に記載の半導体発光装置。
- 前記発光素子集合体は、前記蛍光型半導体発光素子の隣同士を直線方向または直角方向に接続することを特徴とする請求項1または2に記載の半導体発光装置。
- 前記発光素子集合体を二つ以上並列接続して構成することを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載の半導体発光装置。
- さらに、導電パターンが形成され貫通孔を有する絶縁基板と金属板が積層され、
前記発光素子集合体が前記貫通孔内に配置されることで、下層側の前記蛍光型半導体発光素子が前記貫通孔によって露出した前記金属板に密着し、
前記発光素子集合体の両端部に位置する上層側の前記蛍光型半導体発光素子の前記外部接続電極が前記導電パターンに電気的に接続されることで、前記発光素子集合体に駆動電圧が供給されることを特徴とする請求項2から4のいずれか1項に記載の半導体発光装置。 - 前記上層の蛍光型半導体発光素子の前記蛍光体と前記下層の蛍光型半導体発光素子の前記蛍光体が異なることを特徴とする請求項2から5のいずれか1項に記載の半導体発光装置。
- 前記上層の蛍光型半導体発光素子の前記蛍光体は緑蛍光体であり、前記下層の蛍光型半導体発光素子の前記蛍光体は赤蛍光体であることを特徴とする請求項6に記載の半導体発光装置。
- 前記発光素子集合体は拡散材を含有した樹脂によって封止されることを特徴とする請求項1から7のいずれか1項に記載の半導体発光装置。
- 前記発光素子集合体は蛍光体を含有した樹脂によって封止されることを特徴とする請求項1から8のいずれか1項に記載の半導体発光装置。
- 前記蛍光型半導体発光素子は略コ形に直列接続して前記発光素子集合体を構成し、
該発光素子集合体は電極部に支持されて駆動電圧が供給されることを特徴とする請求項1から4のいずれか1項に記載の半導体発光装置。 - 略コ形に形成された前記発光素子集合体は、略球形の樹脂で封止されることを特徴とする請求項10に記載の半導体発光装置。
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