JP2018019023A - 発光装置及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】発光装置100は、基台であるパッケージ2と、パッケージ2に配置される発光素子1と、発光素子1の側面を覆い、発光素子1が発する光を、発光素子1の発光ピーク波長よりも長い発光ピーク波長の光に変換する第1蛍光体を含有する第1波長変換部材3と、発光素子1の上面及びパッケージ2を覆い、発光素子1が発する光を、発光素子1の発光ピーク波長よりも長く、第1蛍光体の発光ピーク波長よりも短い発光ピーク波長の光に変換する第2蛍光体を含有する第2波長変換部材4と、を備える。第2波長変換部材4の、パッケージ2を覆う部分は、発光素子1の上面の高さにおける第2蛍光体の濃度が、発光素子1の下面の高さにおける第2蛍光体の濃度より小さく、第2蛍光体は、第1蛍光体の発光ピーク波長の光を反射する。
【選択図】図1C
Description
また、例えば、特許文献6には、LEDの下面側に光反射膜を設けることで、上面側及び側面側からの光出力を高めることができる発光装置が提案されている。
なお、以下の説明において参照する図面は、実施形態を概略的に示したものであるため、各部材のスケールや間隔、位置関係などが誇張、あるいは、部材の一部の図示が省略されている場合がある。また、例えば平面図とその断面図において、各部材のスケールや間隔が一致しない場合もある。また、以下の説明では、同一の名称及び符号については原則として同一又は同質の部材を示しており、詳細な説明を適宜省略することとする。
実施形態に係る発光装置の構成について、図1A〜図1Cを参照して説明する。
図1Aは、実施形態に係る発光装置の構成を示す斜視図である。図1Bは、実施形態に係る発光装置の構成を示す平面図である。図1Cは、実施形態に係る発光装置の構成を示す断面図であり、図1BのIC−IC線における断面を示す。
なお、図1A、図1Bにおいて、ドットによるハッチングは、凹部23aに第2波長変換部材4が存在することを示すものである。
また、図1Cに示す断面図において、ワイヤ5の一部、保護素子6及び接合部材72は断面よりも手前側に位置するため観察されないが、便宜的に破線で図示している。後記する図4A、図7〜図8Bについても同様である。
また、図1A〜図1C、及び後記する図6A〜図8Bにおいて、発光素子1のn側電極13及びp側電極14は、簡略化して両極の外部接続部13a,142aに相当する部分のみを図示している。
発光素子1は、パッケージ2の、上面側に開口を有する凹部23a内に設けられ、凹部23aの底面23bに透光性を有する接合部材71を用いて接合されている。また、発光素子1は、その正負のパッド電極であるn側電極13及びp側電極14が、凹部23aの底面23bに露出する対応する極性のリード電極21,22と、それぞれボンディング用のワイヤ5を用いて電気的に接続されている。
また、凹部23a内には、保護素子6が設けられ、導電性を有する接合部材72とワイヤ5とで、リード電極21,22と電気的に接続されている。第2波長変換部材4は、凹部23a内に設けられ、発光素子1及び保護素子6を封止している。
また、本実施形態の発光装置100において、発光素子1は、1個搭載されているが、2個以上搭載することもできる。
なお、本実施形態において、発光装置100はトップビュー型であるため、基板11の主面が発光装置100の上面側を向いた面である凹部23aの底面23bに対して平行となるように、発光素子1が実装される。
また、発光素子1の外縁部にも、p型半導体層12p及び活性層12aが存在しない段差部12cが形成されている。段差部12cは、ウエハを個片化する際の切断領域であるダイシングストリートである。
n側電極13は、ワイヤボンディングなどによる外部との接続に適するように、例えば、Cu、Au又はこれらの何れかの金属を主成分とする合金を用いることができる。
なお、本実施形態において、パッド電極142は、外部接続部142a及び延伸部142bが、ともに同じ材料で構成されている。
保護膜15としては、例えば、SiO2、TiO2、Al2O3などの酸化物、SiNなどの窒化物、MgFなどのフッ化物を好適に用いることができる。
また、光反射膜16として、DBR膜を用いる場合は、高率で光反射する波長域の中心が、発光素子1の発光ピーク波長となるように、誘電体多層膜の各層の膜厚を定めることが好ましい。これによって、発光素子1が発する光を、発光素子1の上面に設けられている第1波長変換部材3又は発光素子1の側面に設けられている第2波長変換部材4に導入させることができる。
従って、第1蛍光体によって波長変換される光の内で、下方に伝播する光は、光反射膜16を透過して透光性の接合部材71に入射する。
パッケージ(基台)2は、リード電極21,22と、樹脂部23とを有して構成されている。パッケージ2は、外形が、平面視で略正方形であり、発光装置100の厚さ方向に扁平に形成された略四角柱形状を有している。パッケージ2は、発光素子1を搭載する凹部23aの開口を上面に有しており、当該開口から光が出射されるように構成されており、トップビュー型の実装に適している。
リード電極21,22を構成する材料は特に限定されないが、熱伝導率の比較的大きな材料、比較的大きい機械的強度を有するもの、あるいは打ち抜きプレス加工又はエッチング加工等が容易な材料が好ましい。具体的には、銅、アルミニウム、金、銀、タングステン、鉄、ニッケル等の金属又は鉄−ニッケル合金、燐青銅等の合金等が挙げられる。また、内部リード部21a,22aの凹部23aの底面23bに露出した面には、搭載される発光素子1、第1波長変換部材3及び第2波長変換部材4からの光を効率よく取り出すために、良好な光反射性を有するAgなどの反射メッキが施されていることが好ましい。
また、平面視で略正方形である凹部23aの1つの角は面取りされた形状に形成され、リード電極21,22の極性を識別するためのカソードマーク23cとなっている。
また、凹部23a内には透光性の第2波長変換部材4が充填されている。
第1波長変換部材3は、第1蛍光体の粒子を含有する透光性の樹脂材料を用いて形成することができる。樹脂材料としては、前記したパッケージ2の樹脂部23に用いられるものと同様の材料を用いることができる。
また、本実施形態において、第2波長変換部材4は、発光素子1、第1波長変換部材3、保護素子6、ワイヤ5などを封止する封止部材でもある。
発光素子1の上面の高さにおける第2蛍光体の濃度である第1濃度が、発光素子1の下面の高さ、すなわち高濃度領域4aにおける第2蛍光体の濃度である第2濃度の2分の1以下となるように、第2蛍光体の粒子を配置することが好ましい。特に第1濃度は、第2濃度の5分の2以下であることがより好ましい。言い換えれば、第2波長変換部材4において、第2蛍光体は、底面23b側に偏在しており、第2蛍光体が、実質的に層状に配置されている。これにより第1波長変換部材3からの光が第2波長変換部材4によって遮られる割合を減らし、第1波長変換部材3からの光を側方に出射することができる。
また、第2蛍光体を、第2波長変換部材4の母材である樹脂よりも熱伝導性の高い発光素子1やリード電極21,22の近傍に偏在して配置することにより、第2蛍光体が発するストークスロスに伴って発生する熱を効率よく外部に放熱することができる。
具体的には、第2波長変換部材5を上面から下面に向かって切断した断面において、発光素子1の高さの2分の1の高さから発光素子1の上面までの高さにおける第2蛍光体の断面が占める面積の割合である第1面積率が、基台であるパッケージ2の上面から発光素子1の高さの2分の1の高さにおける第2蛍光体の断面が占める面積の割合である第2面積率よりも小さいように定めることができる。
第1面積率及び第2面積率を定めるための参照領域を、発光素子1の側方の近傍領域とすることで、第1波長変換部材3に含有されている第1蛍光体からの光の外部取り出しに対する影響を、より適切に評価することができる。
具体的には、第1面積率は、50%以下であることが好ましい。また、第1面積率は、第2面積率の2分の1以下とすることが好ましい。特に、第1面積率は、40%以下であることがより好ましく、20%以下であることが更に好ましい。また、第1面積率は第2面積率の5分の2以下とすることがより好ましい。
また、第1蛍光体及び第2蛍光体として、その一方又は両方に、2種以上の蛍光体材料を用いるようにしてもよい。
また、第1蛍光体及び第2蛍光体は、平均粒径が1μm〜40μm程度のものを用いることが好ましく、5μm〜30μm程度のものを用いることがより好ましい。第1蛍光体及び第2蛍光体の平均粒径をこのような範囲とすることで、明るさを維持しつつ、高密度に配置することができる。
第2蛍光体として、第1蛍光体が発する光を良好に反射するものを用いることで、第1蛍光体が発する光を効率よく外部に取り出すことができる。
なお、光取り出しについての詳細な説明は後記する。
図3において、SCASN系蛍光体についての発光スペクトルを実線で、反射スペクトルを一点鎖線で示し、LAG系蛍光体についての発光スペクトルを破線で、反射スペクトルを二点鎖線で示している。
赤色蛍光体であるSCASN系蛍光体は、その発光波長よりも短波長側の光である発光素子1が発する青色光の他に、LAG系蛍光体が発する光に対しても、比較的大きな吸収を示す。これに対して、緑色蛍光体であるLAG系蛍光体は、SCASN系蛍光体の発する光に波長域の全体において、高い反射率を有している。
従って、第1蛍光体としてSCASN系蛍光体を用い、第2蛍光体としてLAG系蛍光体を用い、第1蛍光体に対して第2蛍光体からの光の照射量が少なくなるように、第1波長変換部材3及び第2波長変換部材4の高濃度領域4aを配置することで、第1蛍光体からの赤色光と、第2蛍光体からの緑色光とを効率よく外部に取り出すことができる。
なお、発光装置100からの光取り出しの詳細については後記する。
ワイヤ5としては、Au,Cu,Al,Ag又はこれらの何れかの金属を主成分とする合金を好適に用いることができる。
保護素子6は、リード電極22上に導電性を有する接合部材72を用いて接合されるととともに、保護素子6の一方の電極と電気的に接続されている。また、保護素子6の他方の電極は、ワイヤ5を用いてリード電極21と接続されている。
接合部材71としては、発光素子1が発する光や熱によって変色や劣化が起き難い樹脂材料が好ましく、更に、良好な透光性を有し、第2波長変換部材4に用いられる樹脂材料の屈折率と同等以下が好ましい。接合部材71の屈折率を第2波長変換部材4に用いられる樹脂材料の屈折率と同等以下にすることで、接合部材71に入射した光を、接合部材71と第2波長変換部材4との界面で全反射させずに、効率的に外部に取り出すことができる。このような樹脂材料としては、シロキサン骨格を有するシリコーン系のダイボンド樹脂が好ましい。シリコーン系のダイボンド樹脂としては、シリコーン樹脂、シリコーンハイブリッド樹脂、シリコーン変性樹脂が挙げられる。
なお、本実施形態にでは、発光素子1を載置する基台として、樹脂パッケージを用いるようにしたが、セラミックパッケージを用いるようにしてもよい。
また、基台として、凹部23aを有するパッケージ2を用いたが、凹部23aを有さない平板状の基台を用いるようにしてもよい。
次に、発光装置100の動作について、図1A〜図1C、図4A及び図4Bを参照して説明する。
図4Aは、実施形態に係る発光装置における光取り出しを説明する図である。図4Bは、実施形態に係る発光装置における光取り出しを説明する図であり、図4Aの領域IVBの拡大図である。
なお、説明の便宜上、発光素子1は青色光を発し、第1波長変換部材3には波長変換物質として青色光を吸収して赤色光を発する第1蛍光体の粒子が含有され、第2波長変換部材4には波長変換物質として青色光を吸収して緑色光を発する第2蛍光体の粒子が含有されているものとして説明する。また、光反射膜16は、発光素子1が発する青色光を反射し、第1波長変換部材3に含有されている第1蛍光体が発する赤色光を透過する反射特性を有するものとする。
本実施形態の発光装置100において、第2蛍光体を高濃度に含有する高濃度領域4aは、発光装置100の光取り出し面である上面側に第1蛍光体を含有する第1波長変換部材3が設けられていない。このため、第2蛍光体によって、発光素子1の上面から出射される青色光を、効率よく緑色光に変換して外部に取り出すことができる。
本実施形態の発光装置100において、第1波長変換部材3の外側面の一部に、第2蛍光体の含有濃度が低い領域を設けているため、第1蛍光体によって変換された赤色光を、効率よく外部に取り出すことができる。
本実施形態の発光装置100において、第2蛍光体として、第1蛍光体が発する赤色光に対する反射率が高い材料を用いることで、凹部23aの底面23bに配置された高濃度領域4aが、第1蛍光体が発する光に対する反射層として機能する。このため、第1蛍光体が発する赤色光を、効率よく外部へ取り出すことができる。
このように、接合部材71を介するという、赤色光を外部に取り出す経路を増やすことで、発光装置100の出力光における赤色光の光量を増加させることができる。これによって、発光装置100の、特に赤色の色票に対する演色性を向上させることができる。
第1波長変換部材3及び第2波長変換部材4の高濃度領域4aを透過した青色光の一部は、青色光のまま発光装置100から外部に取り出される。また、青色光の他の一部は、凹部23a内に配置された各部材の界面で反射されて、凹部23aの底面23bに設けられた高濃度領域4aに含有されている第2蛍光体で緑色光に波長変換されて外部に取り出される。
このとき、第1蛍光体が発する光である赤色光を効率よく外部に取り出すことができるため、発光装置100の演色性を向上することができる。また、第2蛍光体が発する光である緑色光を効率よく外部に取り出すことができるため、発光装置100の出力を高めることができる。
次に、発光装置100の製造方法について、図5〜図8Bを参照して説明する。
図5は、実施形態に係る発光装置の製造方法の手順を示すフローチャートである。図6Aは、実施形態に係る発光装置の製造方法において、第1波長変換部材配置工程における第1発光素子配置工程を示す断面図である。図6Bは、実施形態に係る発光装置の製造方法において、第1波長変換部材配置工程における第1樹脂配置工程を示す断面図である。図6Cは、実施形態に係る発光装置の製造方法において、第1波長変換部材配置工程における第1樹脂切断工程を示す断面図である。図7は、実施形態に係る発光装置の製造方法における第2発光素子配置工程を示す断面図である。図8Aは、実施形態に係る発光装置の製造方法において、第2波長変換部材配置工程における第2樹脂配置工程を示す断面図である。図8Bは、実施形態に係る発光装置の製造方法において、第2波長変換部材配置工程における第2蛍光体沈降工程を示す断面図である。
なお、図7〜図8Bは、図1BのIC−IC線に相当する位置における断面を示す。
パッケージ準備工程S11において、パッケージ2を準備するために、例えば、トランスファー成形法や射出成形法、圧縮成形法、押出成形法などの金型を用いた成形方法で製造するようにしてもよいし、市販のパッケージを入手するようにしてもよい。
まず、板金を打ち抜き加工することでリード電極21,22の外形を有するリードフレームを形成する。次に、リードフレームを樹脂部23の形状の空洞を有する上下の金型で挟み込み、金型の一部に設けられたゲート穴から樹脂材料を注入する。次に、注入した樹脂材料を硬化又は固化させた後に金型から取り出す。以上の工程を行うことで、パッケージ2を製造することができる。また、複数のパッケージ2がリードフレームで連結された状態で製造する場合は、リードフレームを切断することでパッケージ2を個片化する。
なお、パッケージ2の個片化は、第2波長変換部材配置工程S15の後で行うようにしてもよい。
このために、支持部材81の上面に粘着層を備え、粘着力によって発光素子1を上面側に保持するように構成することができる。また、粘着層として熱硬化性樹脂又は紫外線硬化樹脂を用いることで、第1波長変換部材3を形成した後に、当該粘着層を加熱又は紫外線を照射することで硬化させ、粘着力を喪失させることで、第1波長変換部材3付き発光素子1を、支持部材81から容易に剥離することができる。
なお、本実施形態では、支持部材81上に複数の発光素子1を配置するようにしたが、1個の発光素子1を配置するようにしてもよい。
第1樹脂31は、母材である樹脂材料として熱硬化性樹脂を用いることが好ましい。第1樹脂31は、未硬化の熱硬化性樹脂と、第1蛍光体の粒子とを含有するスラリーを、各種の塗布方法によって、支持部材81の上面側に塗布することで配置することができる。ここで、塗布されるスラリーは、溶媒の添加量やシリカなどのフィラーの添加量を加減することで、用いる塗布方法に適した粘度に調整することができる。
スラリーを塗布する方法としては、スプレー法、シルクスクリーン印刷法、インクジェット法、ポッティング法、スピンコート法などを挙げることができる。これらの中で、発光素子1の上面側にスラリーを塗布せずに、かつ、複数の発光素子1の間にスラリーを充填するには、スピンコート法が簡便である。
第1樹脂31として熱硬化性樹脂を用いる場合は、加熱処理を行うことで第1樹脂31を硬化させることができる。
また、第1樹脂31として熱可塑性樹脂を用いることもできる。この場合は、第1樹脂配置工程S132において、第1蛍光体の粒子を含有する第1樹脂31を溶融させて、発光素子1の側面に配置する。その後、第1樹脂硬化工程S133において、放冷又は冷却することで第1樹脂31を固化させる。
以上の工程によって形成された第1波長変換部材3付き発光素子1は、支持部材81から剥離して用いられる。
次に、導電性のワイヤ5を用いて、発光素子1のn側電極13及びp側電極14と、それぞれが対応する極性のリード電極21,22とを電気的に接続する。また、本工程において、保護素子6も、接合部材72及びワイヤ5を用いて、パッケージ2の凹部23a内に実装する。
第2樹脂41は、母材である樹脂材料として熱硬化性樹脂が用いられる。第2蛍光体の粒子と樹脂材料とを含有し、溶媒と、必要に応じてフィラーとで粘度調整されたスラリーを準備し、例えば、ディスペンサ83を用いて凹部23a内を充填するように供給する。
なお、第2蛍光体は、未硬化の樹脂材料よりも比重が大きいものが用いられる。
前記したように、第2蛍光体は、未硬化の樹脂材料よりも比重が大きいため、重力方向である下方に沈降する。従って、第2樹脂41を未硬化のままで放置することで、第2蛍光体を自然に沈降させることができる。
遠心分離器を用いて第2蛍光体の粒子を強制沈降させることにより、本工程にかかる時間を、自然沈降させる場合よりも短時間で済ませることができる。
また、強制沈降により、自然沈降させた場合よりも、第2蛍光体の粒子を、底面23b側のより狭い領域に、高濃度に配置することができる。言い換えれば、第1波長変換部材3の上部側面において、第2蛍光体の粒子が配置されないか、低濃度で配置される領域を多くすることができる。その結果として、第1波長変換部材3によって波長変換された光が、外部に取り出される効率をより高めることができる。
以上説明した手順により、発光装置100を製造することができる。
なお、前記したように、凹部23aを有さない基台を用いて発光装置を構成するようにしてもよい。この場合は、第2波長変換部材配置工程S15において、平面視で第1波長変換部材3付き発光素子1を囲むように枠体を配置して、枠体内に未硬化の第2樹脂41を配置し、第2蛍光体の粒子を沈降させ、第2樹脂41を硬化させることで第2波長変換部材4を形成した後に、枠体を除去することで形成することができる。
また、枠体を用いずに、適度な粘度に調製された第2樹脂41をポッティング法で滴下して、第1波長変換部材3付き発光素子1を覆うように配置し、第2蛍光体の粒子を自然沈降させた後に硬化させるようにしてもよい。
実施例及び比較例として、下記の条件で図1A〜図1Cに示した形状の発光装置を作製した。また、作製した各発光装置について、光束、並びに、日本工業規格JIS Z8726:1990で規定される平均演色評価数Ra及び赤色の色票に対する特殊演色評価数R9を測定した。
(発光素子)
・平面視形状:一辺が650μmの正方形
・厚さ:200μm
・半導体材料:窒化ガリウム系半導体
・基板:サファイア
・発光ピーク波長:448nm
・光反射膜:DBR膜(サファイア基板と接する層をSiO2として、SiO2及びNb2O5を交互に21層積層)
DBR膜は、発光素子の発光ピーク波長に対して、設計上は入射角が0°のときの反射率が98%であり、第1蛍光体の発光ピーク波長に対しては、設計上は入射角が0°のときに反射率が81%である。
日亜化学工業株式会社製の型番NFxW757Gのパッケージを用いた。その主要な仕様を以下に示す。
・平面視形状:外形は一辺が3.0mmの正方形
凹部の開口は一辺が2.6mmの略正方形
・樹脂部:白色樹脂
・リード電極:上面にAgメッキによる反射膜あり
・発光素子の接合部材(ダイボンド樹脂):ジメチル系シリコーン樹脂
・母材:シリコーン樹脂(信越化学工業株式会社製の製品名SCR−1011)、屈折率1.53
・第1蛍光体:SCASN系蛍光体(発光ピーク波長:620nm)、平均粒径10μm
・第1蛍光体の含有量:母材100質量部に対して100質量部
・母材:フェニル系シリコーン樹脂(東レ・ダウコーニング株式会社製の製品名OE−6630)、屈折率1.53
・第2蛍光体:LAG系蛍光体(発光ピーク波長:517nm)、平均粒径22μm
・第2蛍光体の含有量:母材100質量部に対して60質量部
・光拡散剤:母材100質量部に対して、18.2質量部
・第2波長変換部材を形成時に、第2蛍光体を自然沈降させた。
・第1蛍光体に相当する蛍光体:SCASN系蛍光体(発光ピーク波長:625nm)
但し、実施例1と色度及び平均演色評価数Raを合わせるため、実施例1とは発光ピーク波長が若干異なるSCASN系蛍光体を用いた。
・第1蛍光体に相当する蛍光体の含有量:パッケージの凹部に充填する封止部材の母材100質量部に対して3質量部
・第2蛍光体に相当する蛍光体:LAG系蛍光体(発光ピーク波長:517nm)
・第2蛍光体に相当する蛍光体の含有量:パッケージの凹部に充填する封止部材の母材100質量部に対して、72質量部
・比較例1における第1蛍光体及び第2蛍光体は、配置領域を区分せずに、実施例1の第1波長変換部材及び第2波長変換部材に相当する封止部材中に分散させた。
表1〜表3に、実施例1と比較例1について、前記した項目の測定結果を示す。表1は、発光素子の下面に光反射膜としてDBR膜を設けない場合の実施例1及び比較例1のサンプルを示す。表2は、発光素子の下面に光反射膜としてDBR膜を設けた場合の実施例1及び比較例1のサンプルを示す。表3は、発光素子の下面に光反射膜としてDBR膜を設けた場合とDBR膜を設けない場合とにおける実施例1のサンプルを示す。
なお、表1〜表3において、x値及びy値は、CIE(国際照明委員会)で規定されるXYZ表色系に基づいて算出される色度値である。後記する表4及び表5についても同様である。
また、各表において、同じ表に示したサンプル同士は、明示的に示した相違点以外は、同じ条件で作製したものであるが、互いに異なる表に示したサンプル同士は、作製条件が若干相違する場合がある。
比較例1では、第1蛍光体と第2蛍光体とが混ざって配置されているため、第2蛍光体が発する緑色光の内で、第2蛍光体によって赤色光に変換される量が多いと考えられる。これに対して、実施例1では、第1蛍光体と第2蛍光体とが、互いに分離して配置され、第2蛍光体が発する緑色光が、第1蛍光体に吸収され難いように配置されている。これによって、実施例1では、視感度の高い緑色光の光量の減少が抑制されるため、光束が相対的に高くなるとともに、種々の色相の色票に対する演色性の評価値である平均演色評価数Raも高くなるものと考えられる。
また、表2に示すように、DBR膜ありの場合においても、DBR膜なしの場合と、光束、平均演色評価数Ra及び特殊演色評価数R9は、同じ傾向にあることが確認できる。
従って、実施例1のように、第1蛍光体と第2蛍光体とを分離して配置するとともに、第2蛍光体が発する光が第1蛍光体に吸収され難くいように配置することにより、光束及び演色性が向上することが分かる。
従って、DBR膜を設けることで発光素子が発する青色光の上面側からの光取り出し効率が向上するため、発光装置の出力を向上できることが分かる。
また、DBR膜に赤色光を透過する特性を持たせ、透光性を有する接合部材で発光素子を接合して、赤色光の外部への取り出し経路を増やすことで、赤色光の光量が増加し、赤色の色票に対する演色性を向上できることが分かる。
(作製条件)
・実施例2は、実施例1と第1蛍光体及び第2蛍光体の含有量及び粒径が若干異なるが、その他の条件は実施例1と同じである。
・比較例2は、実施例2に対して、第2蛍光体を沈降させずに第2波長変換部材の母材中に分散させたことが異なる。その他の条件は、実施例2と同じである。
表4及び表5に、実施例2及び比較例2について、前記した項目の測定結果を示す。表4は、発光素子の下面に光反射膜としてDBR膜を設けない場合の実施例2及び比較例2のサンプルを示す。表5は、発光素子の下面に光反射膜としてDBR膜を設けた場合の実施例2及び比較例2のサンプルを示す。
また、表5に示すように、DBR膜ありの場合においても、実施例2は、比較例2に対して、DBR膜なしのサンプルと同様の傾向にあることが確認できる。
従って、実施例2の発光装置のように、第2蛍光体を底面側に沈降させることで、赤色の色票に対する演色性が向上することが分かる。
11 基板
12 半導体積層体
12n n型半導体層
12a 活性層
12p p型半導体層
12b 段差部
13 n側電極
13a 外部接続部
13b 延伸部
14 p側電極
141 透光性電極
142 パッド電極
142a 外部接続部
142b 延伸部
15 保護膜
15n,15p 開口部
16 光反射膜
2 パッケージ(基台)
21,22 リード電極
23 樹脂部
23a 凹部
23b 底面
23c カソードマーク
3 第1波長変換部材
31 第1樹脂
4 第2波長変換部材
41 第2樹脂
4a 高濃度領域
5 ワイヤ
6 保護素子
71 接合部材
72 接合部材
81 支持部材
82 ダイサー
83 ディスペンサ
100 発光装置
BD 境界線
Claims (23)
- 基台と、
前記基台に配置される発光素子と、
前記発光素子の側面を覆い、前記発光素子が発する光を、前記発光素子の発光ピーク波長よりも長い発光ピーク波長の光に変換する第1蛍光体を含有する第1波長変換部材と、
前記発光素子の上面及び前記基台を覆い、前記発光素子が発する光を、前記発光素子の発光ピーク波長よりも長く、前記第1蛍光体の発光ピーク波長よりも短い発光ピーク波長の光に変換する第2蛍光体を含有する第2波長変換部材と、を備え、
前記第2波長変換部材の、前記基台を覆う部分は、前記発光素子の上面の高さにおける前記第2蛍光体の濃度である第1濃度が、前記発光素子の下面の高さにおける前記第2蛍光体の濃度である第2濃度よりも小さく、前記第2蛍光体は、前記第1蛍光体の発光ピーク波長の光を反射する、発光装置。 - 前記第1濃度が前記第2濃度の2分の1以下である、請求項1に記載の発光装置。
- 基台と、
前記基台に配置される発光素子と、
前記発光素子の側面を覆い、前記発光素子が発する光を、前記発光素子の発光ピーク波長よりも長い発光ピーク波長の光に変換する第1蛍光体を含有する第1波長変換部材と、
前記発光素子の上面及び前記基台を覆い、前記発光素子が発する光を、前記発光素子の発光ピーク波長よりも長く、前記第1蛍光体の発光ピーク波長よりも短い発光ピーク波長の光に変換する第2蛍光体を含有する第2波長変換部材と、を備え、
前記第2波長変換部材を上面から下面に向かって切断した断面において、前記発光素子の高さの2分の1の高さから前記発光素子の上面までの高さにおける前記第2蛍光体の断面が占める面積の割合である第1面積率は、前記基台の上面から前記発光素子の高さの2分の1の高さにおける前記第2蛍光体の断面が占める面積の割合である第2面積率よりも小さい、発光装置。 - 前記第1面積率及び前記第2面積率は、前記第2波長変換部材の前記断面において、それぞれが該当する高さ範囲の全領域における前記第2蛍光体の断面が占める面積の割合で定められる、請求項3に記載の発光装置。
- 前記第1面積率及び前記第2面積率は、前記第2波長変換部材の前記断面において、前記発光素子の側方から前記発光素子の高さ分の長さまで延ばした長方形の領域における前記第2蛍光体の断面が占める面積の割合で定められる、請求項3に記載の発光装置。
- 前記第1面積率は、50%以下である、請求項3乃至請求項5の何れか一項に記載の発光装置。
- 前記第1面積率は、前記第2面積率の2分の1以下である、請求項3乃至請求項6の何れか一項に記載の発光装置。
- 前記基台は、上面側に開口する凹部を有し、
前記発光素子は前記凹部の底面に配置される、請求項1乃至請求項7の何れか一項に記載の発光装置。 - 基台と、
前記基台に配置される発光素子と、
前記発光素子の側面を覆い、前記発光素子が発する光を、前記発光素子の発光ピーク波長よりも長い発光ピーク波長の光に変換する第1蛍光体を含有する第1波長変換部材と、
前記発光素子の上面及び前記基台を覆い、前記発光素子が発する光を、前記発光素子の発光ピーク波長よりも長く、前記第1蛍光体の発光ピーク波長よりも短い発光ピーク波長の光に変換する第2蛍光体を含有する第2波長変換部材と、を備え、
前記第2波長変換部材は、少なくとも前記基台に配置された部分において、前記第2蛍光体が層状に配置されており、当該層の厚さが、前記発光素子の高さの4分の3以下である、発光装置。 - 前記第2波長変換部材は、少なくとも前記基台に配置された部分において、前記発光素子の高さの4分の3より上には前記第2蛍光体が実質的に配置されていない、請求項9に記載の発光装置。
- 前記発光素子は、青色光を発し、
前記第1蛍光体は、赤色光を発し、
前記第2蛍光体は、緑色乃至黄色光を発する、請求項1乃至請求項10の何れか一項に記載の発光装置。 - 前記発光素子は、下面が透光性を有する接合部材を介して前記基台に接合されている、請求項1乃至請求項11の何れか一項に記載の発光装置。
- 前記発光素子は、下面に光反射膜を有し、
前記光反射膜は、前記発光素子の発光ピーク波長の光を反射し、前記第1蛍光体の発光ピーク波長の光を透過する、請求項12に記載の発光装置。 - 前記光反射膜は、誘電体多層膜からなる分布ブラッグ反射鏡(DBR)膜であり、前記発光素子が発する光を反射し、前記第1波長変換部材が発する光を透過する、請求項13に記載の発光装置。
- 前記第2波長変換部材は、少なくとも前記基台に配置された部分において、前記第2蛍光体が層状に配置されており、当該層の厚さが、前記第1波長変換部材の高さの4分の3以下である、請求項1乃至請求項14の何れか一項に記載の発光装置。
- 前記第1波長変換部材は、前記発光素子の上面を覆っておらず、
前記第2波長変換部材は、前記発光素子の上面と接している、請求項1乃至請求項15の何れか一項に記載の発光装置。 - 支持部材上に、少なくとも1つの発光素子を配置する工程と、
前記発光素子の側面に、第1蛍光体を含有する第1波長変換部材を配置する工程と、
基台上に、前記第1波長変換部材が設けられた前記発光素子を配置する工程と、
前記第1波長変換部材が設けられた前記発光素子の上面及び側面を被覆し、第2蛍光体を含有する第2波長変換部材を配置する工程と、をこの順で含む、発光装置の製造方法。 - 前記基台は、上面側に開口する凹部を有し、
前記第1波長変換部材が設けられた前記発光素子を配置する工程において、前記第1波長変換部材が設けられた前記発光素子は、前記凹部の底面に配置される、請求項17に記載の発光装置の製造方法。 - 前記第1波長変換部材を配置する工程は、
前記支持部材上であって前記複数の発光素子の間に、前記第1蛍光体を含有する未硬化の第1樹脂を配置する工程と、
前記第1樹脂を硬化する工程と、
前記第1樹脂を、前記発光素子の間を厚さ方向に貫通する溝を形成することで切断する工程と、をこの順で含む、請求項17又は請求項18に記載の発光装置の製造方法。 - 前記第2波長変換部材を形成する工程は、
前記第2蛍光体の粒子を含有する未硬化の第2樹脂を前記凹部に配置する工程と、
前記第2蛍光体の粒子を、前記凹部の底面側に強制沈降させる工程と、
前記第2樹脂を硬化する工程と、をこの順で含む、請求項17乃至請求項19の何れか一項に記載の発光装置の製造方法。 - 前記支持部材上に配置される発光素子は、前記支持部材と対向する面に光反射膜が設けられている、請求項17乃至請求項20の何れか一項に記載の発光装置の製造方法。
- 前記第1波長変換部材を配置する工程において、前記発光素子の上面には前記第1波長変換部材を配置しない、請求項17乃至請求項21の何れか一項に記載の発光装置の製造方法。
- 前記第2波長変換部材を配置する工程において、前記発光素子の上面に接するように前記第2波長変換部材を配置する、請求項17乃至請求項22の何れか一項に記載の発光装置の製造方法。
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