JP2019016780A - Light-emitting device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、発光装置に関する。 The present invention relates to a light emitting device.
近年、発光素子と蛍光体とを組み合わせた白色発光装置が幅広く用いられるようになってきている。例えば、特許文献1には、近紫外LEDチップを赤色蛍光体を含む材料により覆った赤色発光部と青色LEDチップとを、黄色蛍光体が混合された第1封止材料で覆った発光装置が開示されている(特許文献1の図9、実施形態3)。この特許文献1によれば、特許文献1の発光装置は、混色性が向上し、出射光の色むらを低減することができるとされている。
In recent years, white light emitting devices in which light emitting elements and phosphors are combined have been widely used. For example,
しかしながら、近年、より混色性を向上させることができ、出射光の色むらをより低減することができる発光装置が求められている。 However, in recent years, there has been a demand for a light emitting device that can further improve color mixing properties and can further reduce color unevenness of emitted light.
そこで、本発明は、より混色性を向上させることができ、出射光の色むらをより低減することができる発光装置を提供することを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide a light-emitting device that can further improve color mixing properties and can further reduce color unevenness of emitted light.
本発明に係る一実施形態の発光装置は、
基体と、前記基体上に設けられた第1発光素子と、前記基体上に設けられた第2発光素子と、上面と下面とを有する無機材料からなる透光体と、前記透光体の下面に設けられた第1蛍光体層と、を備え、前記第1発光素子上に設けられた第1波長変換部材と、前記第2発光素子と前記第1波長変換部材を覆うように前記基体上に設けられ、封止樹脂と第2蛍光体粒子とを含んでなる第2波長変換部材と、を含む。
A light emitting device according to an embodiment of the present invention includes:
A base, a first light emitting element provided on the base, a second light emitting element provided on the base, a translucent body made of an inorganic material having an upper surface and a lower surface, and a lower surface of the translucent body A first phosphor layer provided on the substrate, and on the base so as to cover the first wavelength conversion member provided on the first light emitting element, the second light emitting element, and the first wavelength conversion member. And a second wavelength conversion member comprising a sealing resin and second phosphor particles.
本発明に係る一実施形態の発光装置は、より混色性を向上させることができ、出射光の色むらをより低減することができる。 The light emitting device according to an embodiment of the present invention can further improve the color mixing property and can further reduce the color unevenness of the emitted light.
以下、実施形態の発光装置について説明する。
以下に説明する発光装置は、本開示の技術思想を具体化するためのものであって、特定的な記載がない限り、本開示を以下のものに限定するものではない。
実施形態1.
実施形態1の発光装置は、図1及び図2に示すように、基体30と、基体30上に設けられた複数の第1発光素子1と、基体30上に設けられた複数の第2発光素子2と、第1発光素子1上にそれぞれ設けられた第1波長変換部材10と、第2発光素子2と第1発光素子1と第1波長変換部材10とを一括して覆うように基体30上に設けられた第2波長変換部材20と、を備えている。
Hereinafter, the light emitting device of the embodiment will be described.
The light emitting device described below is for embodying the technical idea of the present disclosure, and the present disclosure is not limited to the following unless otherwise specified.
As shown in FIGS. 1 and 2, the light emitting device of
実施形態1の発光装置において、基体30は、例えば、上面が平坦な基板であり、基体30の上面には第1発光素子1及び第2発光素子2に給電するための配線が設けられている。基体30の上面に設けられた配線は、第1発光素子1に給電する第1配線31と第2発光素子2に給電する第2配線32とを有している。また、基体30の上面には、第1発光素子1と第2発光素子2とを実装する実装領域を囲むように枠体33が設けられている。そして、基体30の上面において、枠体33の内側の実装領域には、以下のような配置で複数の第1発光素子1と複数の第2発光素子2が設けられている。
In the light emitting device of the first embodiment, the
実施形態1の発光装置において、上面視したときの、第1発光素子1の平面形状及び第2発光素子2の平面形状はそれぞれ略矩形形状等の多角形形状である。第1発光素子1又は第2発光素子2は、例えば、その中心が矩形格子の格子点に一致するように配置され、言い換えれば、矩形格子の2組の対辺のうちの一方の対辺に略平行な方向に並んで配列され、他方の対辺に略平行な方向に並んで配列されるように配置される。ここで、本明細書において、矩形格子の一方の対辺に略平行な方向に並んだ発光素子を行といい、他方の対辺に略平行な方向に並んだ発光素子を列という。実施形態1の発光装置では、第1発光素子1及び第2発光素子2を行又は列をなして配置した上で、さらに各行及び列においてそれぞれ第1発光素子1と第2発光素子2とを交互に配置する。このようにして、第1発光素子1の周りに近接して4つの第2発光素子2を配置し、第2発光素子2の周りに4つの第1発光素子1を近接して配置する。本明細書において、発光素子の平面形状が略矩形というときの略矩形とは、四隅の角が90±5°程度の角度の変動が許容されることを意味する。また、発光素子の平面形状が略多角形状というときの略多角形状とは、各かどの角度が±5°程度の変動が許容されることを意味する。本明細書において略平行とは、平行から±5°程度の変動が許容されることを意味する。
In the light emitting device of
また、実施形態1の発光装置において、第1発光素子1及び第2発光素子2について回路構成面から見ると、第1発光素子1及び第2発光素子2はそれぞれ、例えば、発光素子が配列される矩形格子の対角方向に配列されている。具体的には、対角方向の奇数列に第1発光素子1が配置され、対角方向の偶数列に第2発光素子2が配置される。つまり、第1発光素子が対角方向に配列された列と第2発光素子が対角方向に配列された列とが交互に配置されている。尚、対角方向には2つの方向があるが、本明細書において、対角方向の奇数列及び偶数列は、第1発光素子1の平面形状又は第2発光素子2が隣接間で接続される対角方向の列をいう。
実施形態1の発光装置は、複数の第1発光素子1と複数の第2発光素子2を上述したように配置することにより、混色性を高め、色むらを抑制した上でさらに後述するように構成して、さらに混色性を高め、色むらを抑制している。
以下、本実施形態1の発光装置について詳細に説明する。
In the light emitting device according to the first embodiment, when the first
The light-emitting device of
Hereinafter, the light-emitting device of
まず、図3に示すように、第1波長変換部材10はそれぞれ上面と下面とを有する無機材料からなる透光体12と、透光体12の下面に設けられた第1蛍光体層11とを備え、第1蛍光体層11が第1発光素子1の発光面にそれぞれ対向するように第1発光素子1上に設けられている。第1蛍光体層11は、例えば、透光性樹脂11aと透光性樹脂11a中に分散された第1蛍光体粒子11bとを含む。また、第2波長変換部材20は、例えば、透光性を有する封止樹脂22と封止樹脂22中に分散された第2蛍光体粒子21とを含む。
First, as shown in FIG. 3, the first
第1蛍光体粒子11bは、第1発光素子1が発光する第1の光によって励起されて第1の光とは異なる波長の光を発光する。第2蛍光体粒子21は、第2発光素子2が発光する第2の光によって励起されて第2の光とは異なる波長の光を発光する。また、第2蛍光体粒子21は、第1発光素子1が発光する第1の光によって励起されて第1及び第2の光とは異なる波長の光を発光してもよい。
The
以上のように構成された実施形態1の発光装置では、第1発光素子1と、第1蛍光体粒子11bと、第2蛍光体粒子21が第1の光によって励起される場合にはさらに第2蛍光体粒子21とを含む第1発光部が構成され、第2発光素子2と第2蛍光体粒子21とを含む第2発光部が構成される。
In the light emitting device of the first embodiment configured as described above, when the first
以上のように構成された実施形態1の発光装置において、第1発光素子1を含む第1発光部の光と、第2発光素子2を含む第2発光部の光とが混ざり合って(混色)、所望の発光色の光として封止樹脂22の上面から出射される。言い換えれば、実施形態1の発光装置は、第1発光素子1が発光する第1の光と、第2発光素子2が発光する第2の光と、第1蛍光体粒子11bが発光する光と、第2蛍光体粒子21が発光する光とが、第2発光素子2、第1発光素子1、第1波長変換部材10を一括して覆う封止樹脂22の内部で混ざり合うことにより、所望の発光色の光として封止樹脂22の上面から出射される。
In the light emitting device of the first embodiment configured as described above, the light of the first light emitting unit including the first
また、実施形態1の発光装置は、基体30が、第1発光素子1に給電するための第1配線31と第2発光素子2に給電するための第2配線32とを有している。これにより、第1発光素子1への給電と第2発光素子2への給電とを独立して制御することが可能であり、第1発光部と第2発光部の発光色を異なるように構成して、第1配線31と第2配線32の電流値を制御することにより、発光装置の発光色を変化させることが可能になる。この点については、詳細後述する。
In the light emitting device of the first embodiment, the
以上のように構成された実施形態1の発光装置において、第1波長変換部材10を無機材料からなる透光体12を含むように構成し、その透光体12を含む第1波長変換部材10を覆うように封止樹脂22を形成している。これにより、無機材料と樹脂との境界、すなわち透光体12の側面が光散乱面となり、封止樹脂22内での混色性を向上させることができ、封止樹脂22の上面から出射される光の色むらを効果的に抑制することができる。
In the light emitting device according to the first embodiment configured as described above, the first
例えば、無機材料の屈折率は、一般的に樹脂に比べると材料の種類により大きく異なっており、透光体12の材料として種々の屈折率の材料の中から選択することが可能である。したがって、透光体12を構成する無機材料と封止樹脂22の間の屈折率差を大きくすることができ、透光体12の側面の反射率を高くすることができる。また、第1波長変換部材10は、通常、大判の透光体の一方の主面に蛍光体層を形成した後、個々の第1波長変換部材10に切断して作製されるが、通常その切断面、すなわち第1波長変換部材10の側面は粗面となり、光散乱能の大きい面とできる。
For example, the refractive index of an inorganic material generally differs greatly depending on the type of material compared to a resin, and the
したがって、第1波長変換部材10を無機材料からなる透光体12を含むように構成し、その透光体12を含む第1波長変換部材10を覆うように封止樹脂22を形成している実施形態1の発光装置は、封止樹脂22内での混色性をさらに向上させることができ、封止樹脂22の上面から出射される光の色むらを抑制することが可能になる。
Therefore, the 1st
また、実施形態1の発光装置において、透光体12の屈折率は、封止樹脂22の屈折よりも高いことが好ましい。このようにすると、透光体12上面から出射される屈折角が透光体12内部での入射角より大きくなるので、透光体12の内部を通過する第1の光及び第1蛍光体粒子11bが発光する光が、透光体12の上面(第1蛍光体層11が形成されている面とは反対側の面)から拡がって出射され、より混色性を向上させることができる。
In the light emitting device of
また、第1波長変換部材10と第1発光素子1とは、例えば、接合部材40により接合されるが、この場合、接合部材40は、第1発光素子1の側面の少なくとも一部を覆うフィレット41を有し、フィレット41が光を反射するフィラーを含むことが好ましい。フィレット41が光を反射するフィラーを含むと、第2発光素子2の側面から出射される光をフィレット41により反射させて第2蛍光体粒子21の励起光として利用でき、波長変換効率を高くできる。また、接合部材40が光を反射するフィラーを含むフィレット41を有していると、フィレット41により光を反射散乱でき、より混色性を向上させることができる。尚、フィレット41を除いた第1波長変換部材10と第1発光素子1間の接合部材42は、実用的な接合強度を維持できる限り、薄くすることが好ましい。
Moreover, although the 1st
第2波長変換部材20は、例えば、透光性を有する封止樹脂22と封止樹脂22中に分散された第2蛍光体粒子21とを含む。第2蛍光体粒子21は、封止樹脂22中において第1発光素子1側及び第2発光素子2側の密度が高くなるように偏在していることが好ましい。例えば、製造過程において、封止樹脂22内で第2蛍光体粒子21を沈降させることにより、第1発光素子1側及び第2発光素子2側の密度が高くなるように偏在させると、第2蛍光体粒子21が偏在した部分の厚さが略均一になり、第2蛍光体粒子21の密度の高い部分を通過する光の光路長が一定となり、色むら及びイエローリングの発生を抑制できる。
The second
第1蛍光体層11に含まれる第1蛍光体粒子11b及び第2波長変換部材20に含まれる第2蛍光体粒子21はそれぞれ発光色の異なる2種類以上の蛍光体粒子を含んでいることが好ましい。第1蛍光体層11に含有させる第1蛍光体粒子11bとして、発光色の異なる2種類以上の蛍光体粒子適宜選択してそれぞれの蛍光体粒子の含有量を適宜設定し、かつ第2波長変換部材20に含有させる第2蛍光体粒子21として発光色の異なる2種類以上の蛍光体粒子適宜選択してそれぞれの蛍光体粒子の含有量を適宜設定することにより、所望の発光色を容易に実現できる。例えば、第1蛍光体層11が第1赤色蛍光体粒子と第1緑色蛍光体粒子とを含み、第2波長変換部材20が第2赤色蛍光体粒子と第2緑色蛍光体粒子とを含むと、黒体軌跡上の所望の発光色を容易に実現できる。
The
この場合、第1赤色蛍光体粒子と第2赤色蛍光体粒子とは同じ蛍光体材料であってもよいし、異なる蛍光体材料であってもよい。また、第1緑色蛍光体粒子と第2緑色蛍光体粒子とは同じ蛍光体材料であってもよいし、異なる蛍光体材料であってもよい。第1赤色蛍光体粒子と第2赤色蛍光体粒子とが同じ蛍光体材料であり、第1緑色蛍光体粒子と第2緑色蛍光体粒子とが同じ蛍光体材料であると、例えば、第1配線31と第2配線32の電流値を制御することにより、発光装置の発光色を変化させた場合でも演色性の変化を小さくできる。
In this case, the first red phosphor particles and the second red phosphor particles may be the same phosphor material or different phosphor materials. Further, the first green phosphor particles and the second green phosphor particles may be the same phosphor material or different phosphor materials. When the first red phosphor particles and the second red phosphor particles are the same phosphor material, and the first green phosphor particles and the second green phosphor particles are the same phosphor material, for example, the first wiring By controlling the current value of 31 and the
次に、実施形態1の発光装置の回路構成について説明する。
上述したように、基体30の上面には、第1発光素子1に給電する第1配線31と第2発光素子2に給電する第2配線32とを有している。
Next, a circuit configuration of the light emitting device of
As described above, the upper surface of the
第1配線31は、図4に示すように、枠体33の内側の実装領域において、実装される第1発光素子1に対応してそれぞれ第1発光素子1のp側電極が接続される第1p側ランド31aと第1発光素子1のn側電極が接続される第1n側ランド31bとを有している。尚、実装領域内の第1配線31を第1内側配線という。また、第1配線31は、枠体33の外側に正側の第1外部接続ランド31e1と負側の第1外部接続ランド31e2とを有する。さらに、第1配線31は、第1外部接続ランド31e1と第1内側配線の始端との間を接続する第1接続配線31c1と、第1外部接続ランド31e2と第1内側配線の終端との間を接続する第1接続配線31c2を有している。第1内側配線において、第1接続配線31c1に直接接続される第1p側ランド31aと第1接続配線31c2に直接接続される第1n側ランド31bとを除いて、第1発光素子1が接続されたときに、第1外部接続ランド31e1と第1外部接続ランド31e2間に複数の第1発光素子1が直列に接続されるように、第1n側ランド31bと第1p側ランド31aとは、図4に示すように、基体上面に形成された配線又はワイヤにより接続される。また、第1配線31は、第1接続配線31c1から、第1内側配線の始端との接続部分に対して第1外部接続ランド31e1と反対側に延在する第1保護素子接続配線31p1を有し、第1接続配線31c2から、第1内側配線の終端との接続部分に対して第1外部接続ランド31e2と反対側に延在する第1保護素子接続配線31p2を有する。第1保護素子接続配線31p1,31p2の先端部をそれぞれ第1保護素子実装部31p11,31p21という。
As shown in FIG. 4, the
また、第2配線32は、枠体33の内側の実装領域において、実装される第2発光素子2に対応してそれぞれ第2発光素子2のp側電極が接続される第2p側ランド32aと第2発光素子2のn側電極が接続される第2n側ランド32bとを有している。尚、実装領域内の第2配線32を第2内側配線という。第2配線32は、枠体33の外側に正側の第2外部接続ランド32e1と負側の第2外部接続ランド32e2とを有する。第2配線32は、第2外部接続ランド32e1と第2内側配線の始端との間を接続する第2接続配線32c1と、第2外部接続ランド32e2と第2内側配線の終端との間を接続する第2接続配線32c2を有している。第2内側配線において、第2接続配線32c1に直接接続される第2p側ランド32aと第2接続配線32c2に直接接続される第2n側ランド32bとを除いて、第2発光素子2が接続されたときに、第2外部接続ランド32e1と第2外部接続ランド32e2間に複数の第2発光素子2が直列に接続されるように、第2n側ランド32bと第2p側ランド32aとは、図4に示すように、基体上面に形成された配線又はワイヤにより接続される。さらに、第2配線32は、第2接続配線32c1から、第2内側配線の始端との接続部分に対して第2外部接続ランド32e1と反対側に延在する第2保護素子接続配線32p1を有し、第2接続配線32c2から、第2内側配線の終端との接続部分に対して第2外部接続ランド32e2と反対側に延在する第2保護素子接続配線32p2を有する。第2保護素子接続配線32p1,32p2の先端部をそれぞれ第2保護素子実装部32p11,32p21という。
In addition, the
以上のように設けられた第1配線31の第1p側ランド31aと第1n側ランド31bの間に第1発光素子1をそれぞれ接続することにより、図5に示すように、複数の第1発光素子1が第1外部接続ランド31e1と負側の第1外部接続ランド31e2の間に直列に接続される。
尚、必要に応じて、第1保護素子実装部31p1に保護素子を実装して、保護素子のカソードを第1保護素子実装部31p1に接続し、保護素子のアノードを第1保護素子接続配線31p2に接続することにより、複数の第1発光素子1が直列に接続された直列回路(第1直列回路)に並列に保護素子を接続することができる。
By connecting the first light-emitting
If necessary, a protective element is mounted on the first protective element mounting portion 31p1, the cathode of the protective element is connected to the first protective element mounting portion 31p1, and the anode of the protective element is connected to the first protective element connection wiring 31p2. By connecting to, a protection element can be connected in parallel to a series circuit (first series circuit) in which a plurality of first
また、第2配線32の第2p側ランド32aと第2n側ランド32bの間に第2発光素子2をそれぞれ接続することにより、図5に示すように、複数の第2発光素子2が第2外部接続ランド32e1と負側の第2外部接続ランド32e2の間に直列に接続される。
尚、必要に応じて、第2保護素子実装部32p1に保護素子を実装して、保護素子のカソードを第2保護素子実装部32p1に接続し、保護素子のアノードを第2保護素子接続配線32p2に接続することにより、複数の第2発光素子2が直列に接続された直列回路(第2直列回路)に並列に保護素子を接続することができる。
Further, by connecting the second
If necessary, a protection element is mounted on the second protection element mounting portion 32p1, the cathode of the protection element is connected to the second protection element mounting portion 32p1, and the anode of the protection element is connected to the second protection element connection wiring 32p2. By connecting to, a protection element can be connected in parallel to a series circuit (second series circuit) in which a plurality of second
以上のように、複数の第1発光素子1が直列に接続された第1直列回路と複数の第2発光素子2が直列に接続された第2直列回路との電流値をそれぞれ制御することにより、発光装置全体としての発光色を変化(調色)させることができる。
以上の実施形態1の発光装置では、外部接続ランド31e1と第1外部接続ランド31e2間に全ての第1発光素子1を直列に接続し、第2外部接続ランド32e1と第2外部接続ランド32e2間に全ての第2発光素子2を直列に接続した例で説明した。しかしながら、実施形態1の発光装置はこれに限定されるものではなく、例えば、複数の第1発光素子1及び複数の第2発光素子2をそれぞれ複数のグループに分けて、各グループの第1発光素子1及び複数の第2発光素子2をそれぞれ直列に接続してその直列接続した直列回路を外部接続ランド31e1と第1外部接続ランド31e2間、第2外部接続ランド32e1と第2外部接続ランド32e2間に並列に接続するようにしてもよい。
As described above, by controlling the current values of the first series circuit in which the plurality of first
In the light emitting device of the first embodiment, all the first
例えば、第1発光素子1と第2発光素子2をいずれも青色発光素子とし、第1蛍光体層11と第2波長変換部材20にそれぞれ青色の光により励起される同一の赤色蛍光体粒子と緑色蛍光体粒子とを含有させた発光装置を構成した場合を考える。この発光装置において、第1発光素子1を含んで構成される第1発光部の発光色は、第1発光素子1の上方には、第1蛍光体層11に含まれる赤色蛍光体粒子と緑色蛍光体粒子が存在する上さらに第2波長変換部材20に含まれる赤色蛍光体粒子と緑色蛍光体粒子とが存在するので、色温度は低くなる。これに対して、第2発光素子2を含んで構成される第2発光部の発光色は、第2発光素子2の上方には、実質的に第2波長変換部材20に含まれる赤色蛍光体粒子と緑色蛍光体粒子のみが存在することになり、色温度は高くなる。したがって、この例の発光装置では、複数の第1発光素子1が直列に接続された第1直列回路の電流値を複数の第2発光素子2が直列に接続された第2直列回路との電流値に比較して大きくすると、色温度の低い光を発光することができ、第1直列回路の電流値を第2直列回路との電流値に比較して小さくすると色温度の高い光を発光することができる。尚、第1直列回路の電流値を第2直列回路との電流値の比を変化させることなく、双方の電流値を変化させれば、発光色を変化させることなく光の強度を変化させることができる。
For example, the first light-emitting
また、本実施形態1の発光装置によれば、第1発光素子1と第2発光素子2をいずれも青色発光素子とし、第1蛍光体層11と第2波長変換部材20にそれぞれ青色の光により励起される同一の赤色蛍光体粒子と緑色蛍光体粒子とを含有させることにより、例えば、第1発光素子1を含む第1発光部の色温度を2700K程度にでき、第2発光素子2を含む第2発光部の色温度を6500K程度にできる。したがって、本実施形態1の発光装置によれば、発光色の色温度を2700K〜6500Kの間で変化させることができる発光装置を提供できる。
Further, according to the light emitting device of the first embodiment, both the first
実施形態2.
実施形態2の発光装置は、(a)上面視における枠体53の形状が八角形である点、及び(b)枠体53の形状が八角形であることに伴い第1配線と第2配線の一部の形状が変更されている点で実施形態1の発光装置と異なっている。実施形態2の発光装置において、上記(a)(b)以外は、実施形態1の発光装置と同様に構成されている。
以下、実施形態2の発光装置について、実施形態1の発光装置と異なっている点を具体的に説明し、実施形態1の発光装置と同様の構成については説明を省略する。
In the light emitting device of the second embodiment, (a) the shape of the
Hereinafter, the light-emitting device of
上述したように、実施形態2の発光装置において、枠体53は、図6に示すように、上面視形状が八角形になるように設けられる。すなわち、基体30の上面における外周下端53aの形状及び内周下端53bの形状は八角形であり、枠体53の表面における第2波長変換部材20との境界53cの形状も八角形である。実施形態2の発光装置において、境界53cの内側の第2波長変換部材20の表面が発光装置の発光面となる。
As described above, in the light emitting device of the second embodiment, the
また、枠体53の形状が八角形であることに伴い、第1配線と第2配線の一部、すなわち、第1配線と第2配線のうちの枠体53に埋設されて設けられる第1配線と第2配線の一部の形状が実施形態1の発光装置とは異なっている。具体的には、図7に示すように、第1接続配線51c1,51c2、第1保護素子接続配線51p1,51p2、第2接続配線52c1,52c2、第2保護素子接続配線52p1,52p2が、枠体53の外周下端53aと内周下端53bの間に外周下端53a及び内周下端53bに平行になるように設けられる。尚、枠体53に埋設される、第1接続配線51c1,51c2、第1保護素子接続配線51p1,51p2、第2接続配線52c1,52c2、第2保護素子接続配線52p1,52p2は、必要に応じて、八角形の枠体53の角部で屈曲して設けられる。
In addition, since the shape of the
以上のように構成された実施形態2の発光装置は、枠体53の内周下端53bに沿って設けられる第1発光素子1及び第1波長変換部材10と内周下端53bとの間隔、及び枠体53の内周下端53bに沿って設けられる第2発光素子2と内周下端53bとの間隔を小さくできる。すなわち、実施形態1の発光装置では枠体33が円形であることから、発光素子をその中心が矩形格子の格子点に一致するように配置した場合、外周部に位置する全ての発光素子と枠体33の内周下端との間隔を一定以上確保しようとすると、一部の発光素子と内周下端との間隔が大きくなる。これに対して、実施形態2の発光装置では枠体53が八角形であることから、発光素子をその中心が矩形格子の格子点に一致するように配置した場合、外周部に位置する全ての発光素子と内周下端53bとの間隔を同一にできる。よって、一部の発光素子と内周下端53bとの間隔が大きくなることはない。したがって、実施形態2の発光装置は、実施形態1の発光装置に比較して、発光装置の発光面を小さくできる。
The light emitting device according to the second embodiment configured as described above includes the distance between the first
このように、実施形態2の発光装置は、発光装置の発光面を小さくできることから、発光素子の種類及び数を同じにした場合に光束密度を高くすることができる。例えば、実施形態2の発光装置を用いて構成される照明装置等の灯具において発光装置からの光を効率良く利用できる(取り込み効率を向上させることが可能になる)。
また、実施形態2の発光装置は光束密度を高くできることから、例えば、実施形態2の発光装置を用いた灯具での集光性を向上させることが可能になる。
Thus, since the light emitting device of
In addition, since the light emitting device of the second embodiment can increase the light flux density, for example, it is possible to improve the light condensing performance in a lamp using the light emitting device of the second embodiment.
また、実施形態2の発光装置は、上述したように、内周下端53bに沿って配置される発光素子と内周下端53bとの間隔を同一にできる。そのため、一部の発光素子と内周下端53bとの間隔が大きくなることにより生じる可能性のある発光面の周辺部における色むらを抑制できる。したがって、実施形態2の発光装置は、より効果的に色むらを抑制できる。
In the light emitting device of the second embodiment, as described above, the distance between the light emitting element arranged along the inner peripheral
以上の実施形態2の発光装置に係る図6では、枠体53の上面視形状を正八角形に描いているが、本実施形態2の発光装置においては、枠体53の上面視形状は正八角形に限定されるものではない。発光素子等の配置を考慮し、発光素子と内周下端53bとの間隔がより均一になるように、例えば、枠体53の上面視形状を行方向又は列方向に45度の角度で傾斜する辺の長さが行方向又は列方向の辺の長さより長い八角形になるようにしてもよい。
In FIG. 6 related to the light emitting device of the second embodiment, the top view shape of the
以下、実施形態における各構成及びその構成材料等について説明する。 Hereinafter, each structure and its constituent materials in the embodiment will be described.
(第1蛍光体粒子及び第2蛍光体粒子)
第1蛍光体粒子及び第2蛍光体粒子(以下、単に蛍光体粒子という。)は、発光素子が発する光の少なくとも一部により励起されて発光素子の発光波長とは異なる波長の光を発する蛍光体材料からなる。
(First phosphor particles and second phosphor particles)
The first phosphor particles and the second phosphor particles (hereinafter simply referred to as phosphor particles) are excited by at least part of the light emitted from the light emitting element and emit light having a wavelength different from the emission wavelength of the light emitting element. Made of body material.
例えば、第1発光素子1及び第2発光素子2として青色発光素子を用いる場合、蛍光体材料として、青色の光により励起されて黄色の光を発光する黄色蛍光体材料と、青色の光により励起されて赤色の光を発光する赤色蛍光体材料を用いることにより、白色光を発光させることができる。
For example, when a blue light emitting element is used as the first
具体的な蛍光体材料として、例えば、黄色〜緑色蛍光体としては、例えば、イットリウム・アルミニウム・ガーネット系蛍光体(YAG系蛍光体)およびルテチウム・アルミニウム・ガーネット系蛍光体(LAG系蛍光体)を用いることができる。緑色蛍光体としては、例えばクロロシリケート蛍光体およびβサイアロン蛍光体を用いることができる。赤色蛍光体としては、例えば(Sr,Ca)AlSiN3:Eu等のSCASN系蛍光体、CaAlSiN3:Eu等のCASN系蛍光体、SrAlSiN3:Eu蛍光体、およびK2SiF6:Mn等のKSF系蛍光体等を用いることができる。 As specific phosphor materials, for example, yellow to green phosphors include, for example, yttrium, aluminum, garnet phosphors (YAG phosphors) and lutetium, aluminum, garnet phosphors (LAG phosphors). Can be used. As the green phosphor, for example, a chlorosilicate phosphor and a β sialon phosphor can be used. Examples of red phosphors include SCASN phosphors such as (Sr, Ca) AlSiN 3 : Eu, CASN phosphors such as CaAlSiN 3 : Eu, SrAlSiN 3 : Eu phosphors, and K 2 SiF 6 : Mn. A KSF phosphor or the like can be used.
例えば、照明用として、第1発光素子1及び第2発光素子2として青色発光素子を用い、第1蛍光体粒子にYAG系蛍光体およびSCASN系蛍光体の2種類の蛍光体を用い、第2蛍光体粒子として、YAG系蛍光体を用いると、第1発光素子1を含む第1発光部の色温度は2700K程度となり、第2発光素子2を含む第2発光部の色温度は6500K程度となり、これらの混色により2700〜6500K程度を発光可能な発光装置とする
ことができる。
For example, for illumination, a blue light emitting element is used as the first
(蛍光体層)
第1蛍光体層11には、樹脂、ガラス、無機物等の透光性材料を蛍光体のバインダーとして混合して透光体12の表面に形成したものを挙げることができる。第1蛍光体層11は1種の蛍光体粒子を含む単層であってもよいし、2種以上の蛍光体粒子を含む単層であってもよい。また、第1蛍光体層11は1種の蛍光体粒子を含む層と、その層と同一又は異種の蛍光体粒子を含む層が積層されたものでもよい。また、第1蛍光体層11は、必要に応じて拡散材を含んでいてもよい。さらに、第1蛍光体層11は、第1発光素子1の上面の面積よりも大きく形成されることが好ましく、この場合、第1蛍光体層11は、発光素子上面の周りに第1蛍光体層11の表面が環状に露出するように第1発光素子1上に配置することが好ましい。
(Phosphor layer)
Examples of the
第1蛍光体層11は、例えば、透光体12の表面に印刷などにより形成される。ここで、本形態における第1蛍光体層11には、蛍光体層が透光体12の表面に直接接している場合だけでなく、接着剤等の他の部材を介して接合する場合も含まれる。第1蛍光体層11の透光体12の表面への接合は、例えば、圧着、融着、焼結、有機系接着剤による接着、低融点ガラス等の無機系接着剤による接着を挙げることができる。第1蛍光体層11の形成方法には、印刷法の他に、圧縮成形法、蛍光体電着法、蛍光体シート法等を用いることができる。印刷法は、蛍光体、バインダーおよび溶剤を含むペーストを調製し、そのペーストを透光体の表面に塗布し、乾燥することにより蛍光体層を形成する。バインダーには、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、フェノール樹脂、およびポリイミド樹脂等の有機樹脂バインダーやガラス等の無機バインダーを用いることができる。圧縮成形法は、透光体の表面に、バインダーに蛍光体を含有させた蛍光体層の材料を金型で成形する方法である。蛍光体電着法は、透光体の表面に、透光性にすることが可能な導電性の薄膜を形成させておき、電気泳動を利用して、帯電した蛍光体を、薄膜上に堆積させる方法である。蛍光体シート法は、シリコーン樹脂に蛍光体を混練し、シート状に加工した蛍光体シートを用いるもので、蛍光体からの放熱性を向上させる点から、蛍光体シートの厚さは、薄ければいくらでもよいが200μm以下程度の蛍光体シートを透光体に圧着して一体化する方法である。
For example, the
ここで、第1蛍光体層11の厚みは、例えば、透光体の厚みの0.2倍〜1.5倍、好ましくは、0.5倍〜1倍に設定される。また、第1蛍光体層11の厚みは、好ましくは、35〜200μm、より好ましくは、80〜150μmである。第1蛍光体層11の厚さが、200μmより厚いと、放熱性が低下する傾向がある。放熱性の観点からは、蛍光体層は薄ければ薄い程好ましいが、余りにも薄いと蛍光体の量が少なくなるので、得たい発光の色度範囲が小さくなる傾向がある。その点も考慮して、適切な厚みに調整される。
Here, the thickness of the 1st
(透光体)
透光体12は、蛍光体を含む蛍光体層とは別に設けられる部材であり、その表面に形成された第1蛍光体層11を支持する部材である。透光体4には、ガラス等の無機材料からなる板状体を用いることができる。ガラスとして、例えば、ホウ珪酸ガラスや石英ガラスから選択することができる。透光体4の厚さは、製造工程における機械的強度が低下せず、蛍光体層3に十分な機械強度を付与することができる厚さであればよい。透光体12の外形は、発光素子の外形の大きさより大きいことが好ましい。このようにすると、透光体の主面全体に蛍光体層を形成し、第1蛍光体層11を発光素子の上面に対向させて載置したときに、多少の実装精度のずれが発生しても、発光素子の上面全体に蛍光体層を確実に配置させることができる。また、透光体12には、拡散材を含有させてもよい。このようにすると、第1蛍光体層11の蛍光体濃度を低くしたときに生じる恐れのある色むらを、拡散材により抑制することが可能になる。拡散材には、酸化チタン、チタン酸バリウム、酸化アルミニウム、酸化ケイ素等を用いることができる。また、透光体12の側面は、粗面であることが好ましい。透光体12の側面が粗面、すなわち、透光体12の側面が凹凸を有すると、その側面により、例えば、第2発光素子2からの光を散乱させることができ、混色性を向上させることができ、発光装置全体としての色むらを効果的に抑制できる。また、この場合、透光体12が拡散材を含んでいると、より効果的に発光装置全体としての色むらを抑制できる。さらに、発光面となる透光体4の上面は平坦な面に限定されず、微細な凹凸を有していてもよい。これにより、発光面からの出射光の散乱を促進させて輝度むらや色むらをさらに抑制することが可能となる。
(Translucent body)
The
(接合部材)
接合部材40としては、第1発光素子1からの出射光を第1蛍光体層11へと有効に導光できる透光性が求められる。例えば、透光性の接合部材40としては、具体例としては、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、フェノール樹脂、およびポリイミド樹脂等の有機樹脂を挙げることができるが、シリコーン樹脂が好ましい。第1発光素子1と第1蛍光体層11の間の接合部材42の厚さは、薄ければ薄いほど好ましい。接合部材42の厚さが薄いと、放熱性が向上し、光の透過損失を小さくでき、発光装置の発光効率を高くすることができる。
(Joining member)
The bonding
接合部材40は、第1発光素子1と第1蛍光体層11間のみならず、第1発光素子1の側面にも存在してフィレット41を形成していることが好ましい。フィレット41は、第1発光素子1の側面からの出射光を反射して、第1蛍光体層11内に入射させて、第1蛍光体層11の波長変換効率を向上させることができる。さらに、上述したように、フィレット41により第2発光素子2からの光を反射することにより、混色性の向上に寄与する。ここで、フィレットとは、発光素子側から下部方向に向かって小さくなる断面三角形状である部分をいう。このフィレット41は、第1発光素子1と第1蛍光体層11とを接合する際の接合部材の量を調整すること形成することができる。また、第1蛍光体層11のバインダーとしてシリコーン樹脂を用いる場合には、接合部材40にもシリコーン樹脂を用いることが好ましい。第1蛍光体層11と接合部材40の屈折率差を小さくすることができるので、第1蛍光体層11への入射光を増加させることができる。
It is preferable that the bonding
(封止樹脂)
封止樹脂22は、電気的絶縁性を有し、発光素子から出射される光を透過可能であり、かつ固化前は流動性を有する材料であることが好ましい。封止樹脂として、好ましくは光透過率が70%以上の光透過性樹脂を選択する。光透過性樹脂としては、例えば、シリコーン樹脂、シリコーン変性樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ポリカーボネート樹脂、アクリル樹脂、TPX樹脂、ポリノルボルネン樹脂、またはこれらの樹脂を1種以上含むハイブリッド樹脂等が挙げられる。中でも、シリコーン樹脂は、耐熱性や耐光性に優れ、固化後の体積収縮が少ないので好ましい。
また、封止樹脂22は、第2蛍光体粒子に加えて、フィラー、拡散材等の添加剤を更に含んでもよい。例えば、拡散材としては、SiO2、TiO2等を挙げることができる。
(Sealing resin)
The sealing
In addition to the second phosphor particles, the sealing
(基体30)
基体30は、第1発光素子1及び第2発光素子2、必要に応じて保護素子等が配置されるものであり、その上面に第1配線31及び第2配線32を有し、さらに枠体33が設けられる。基体30は、例えば、図1や図2に示すように、矩形平板状に形成されており、基体30の大きさは、配置する発光素子数、目的および用途に応じて適宜設定される。
(Substrate 30)
The
基体30の材料としては、絶縁性材料を用いることが好ましく、かつ、発光素子等から放出される光や外光等が透過しにくい材料を用いることが好ましい。
具体的にはセラミックス(Al2O3、AlN等)、あるいはフェノール樹脂、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、BTレジン、ポリフタルアミド(PPA)等の樹脂が挙げられる。光反射性を高めるために、発光素子載置面に反射部材を設けても良い。反射部材は、例えば、TiO2等の反射性粒子と有機物ないし無機物のバインダーとを混錬したものである。いわゆる白色レジストや白色インク、セラミックスインク等が該当する。有機物のバインダーとしては、耐熱性・耐光性に優れたシリコーン樹脂を用いることが特に好ましい。これにより、基体表面で光を反射して、光取り出し効率の高い発光装置とすることができる。
As the material of the
Specific examples include ceramics (Al 2 O 3 , AlN, etc.), or resins such as phenol resin, epoxy resin, polyimide resin, BT resin, polyphthalamide (PPA). In order to enhance light reflectivity, a reflective member may be provided on the light emitting element mounting surface. The reflective member is, for example, a mixture of reflective particles such as
(第1及び第2配線)
第1配線及び第2配線(以下、単に配線という。)は、上述したように、基体上に設けられた複数の発光素子、及び必要に応じて設けられる保護素子に電気的に接続され、外部電源から電圧を印加するためのものである。配線は例えば金属部材から構成され、その金属部材の材料は特に限定されるものではないが、例えば、基体30をセラミックスにより構成する場合は、例えば、配線の材料としては、W、Mo、Ti、Ni、Au、Cu、Ag、Pd、Rh、Pt、Sn等を主成分とする金属又は合金を用いることができる。また、配線は、蒸着、スパッタ、印刷法等により、さらに、その上にめっき等を形成することができる。また、劣化が少なく、接合部材との密着性の観点から、Auを主成分とする金属を配線の最表面にメッキ等により形成することが好ましい。配線の厚みは特に限定されず、搭載する発光素子の数、投入電力等を考慮して適宜設定される。
尚、第1配線31及び第2配線32は、基体30の上面に形成されるものであることから、必要に応じて適宜ワイヤを用いて分離された第1配線31間において第2配線32を跨いで接続したり、分離された第2配線32間において第1配線31を跨いで接続したりすることができる。
(First and second wiring)
As described above, the first wiring and the second wiring (hereinafter simply referred to as wiring) are electrically connected to a plurality of light emitting elements provided on the substrate and protective elements provided as necessary, and are externally connected. The voltage is applied from the power source. The wiring is made of, for example, a metal member, and the material of the metal member is not particularly limited. For example, when the
In addition, since the
(第1及び第2発光素子)
第1発光素子1及び第2発光素子2(以下、単に発光素子という)は、電圧を印加することで発光する半導体素子である。
発光素子はそれぞれ、例えば、図1等に示すように平面形状が略矩形形状でも略六角形形状等の多角形形状でもよい。また、発光素子の発光波長は、用途、第1蛍光体層11に含まれる第1蛍光体粒子11bの励起波長、第2波長変換部材20に含まれる第2蛍光体粒子21の励起波長、等を考慮して適宜選択される。例えば、青色(波長430nm〜490nm)、緑色(波長490nm〜570nm)の発光素子としてはZnSe、窒化物半導体、GaP等を用いることができる。また、赤色(波長620nm〜750nm)の発光素子としてはGaAlAs、AlInGaP等を用いることができる。実施形態1の発光装置について、例えば、白色の発光装置を構成する場合には、例えば、窒化物半導体の青色発光素子を用いることが好ましい。また、発光素子は可視光領域の光を発光するものだけではなく、紫外線や赤外線を発光する素子を選択することもできる。
(First and second light emitting elements)
The first light-emitting
Each of the light emitting elements may have, for example, a substantially rectangular shape or a polygonal shape such as a substantially hexagonal shape as shown in FIG. Further, the emission wavelength of the light emitting element is the use, the excitation wavelength of the
第1発光素子1と第2発光素子2とは発光波長が同じ発光素子により構成してもよいし、例えば、発光波長等が異なる種類の発光素子により構成してもよい。
また、実施形態の発光装置では、同数の第1発光素子1と第2発光素子2を用いて構成した例を示したが、実施形態の発光装置はこれに限定されるものではなく、第1発光素子1と第2発光素子2の数は異なっていてもよい。一般的に、発光素子としてLEDを用いた場合に、低色温度ほど発光効率が低下する。このため、例えば、第1発光部よりも第2発光部の色温度が低い場合に、第1発光素子1の数を第2発光素子2の数より多くして明るさや発光効率のバランスを調整してもよい。また、微小点灯領域で発光色を変化(調色)させる場合などでは、明るさを必要としない側の素子数を減らすことで、他方の素子数を増やすことができる。これにより、発光装置の明るさや発光効率を向上させることができる。
The 1st
Further, in the light emitting device of the embodiment, the example in which the same number of the first
(枠体33)
枠体33は、例えば、絶縁性の樹脂に光反射部材を含有させたものを用いて構成することが好ましい。絶縁性樹脂としては、例えば、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂等を用いることができる。より具体的には、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、BTレジンや、PPAやシリコーン樹脂などが挙げられる。保護素子等の非発光デバイスを基板に実装する場合には、光吸収の原因となるため、光反射樹脂内に埋設することが好ましい。枠体33は、例えば、ディスペンサで樹脂を吐出しながら描画する方法や、樹脂印刷法、トランスファー成形、圧縮成形などで形成することができる。枠体は、第2波長変換部材を囲むように形成される。枠体を備えることで、第2波長変換部材を塗布により形成する場合に、上面視における第2波長変換部材の形状のバラツキを抑制することができる。つまり、硬化前の第2波長変換部材を枠体の内側に塗布した場合に、硬化前の第2波長変換部材は枠体の内側内を流れていくが、枠体が第2波長変換部材を囲むことで、第2波長変換部材が枠体の外側に流れることを抑制することができる。これにより、上面視における第2波長変換部材の形状のバラツキを抑制することができる。
(Frame 33)
The
1 第1発光素子
2 第2発光素子
10 第1波長変換部材
11 第1蛍光体層
11a 透光性樹脂
11b 第1蛍光体粒子
12 透光体
20 第2波長変換部材
21 第2蛍光体粒子
22 封止樹脂
30 基体
31 第1配線
31a 第1p側ランド
31b 第1n側ランド
31e1,31e2 第1外部接続ランド
31c1,31c2,51c1,51c2 第1接続配線
31p11,31p21 第1保護素子実装部
31p1,31p2,51p1,51p2 第1保護素子接続配線
32 第2配線
32a 第2p側ランド
32b 第2n側ランド
32e1,32e2 第2外部接続ランド
32c1,32c2,52c1,52c2 第2接続配線
32p11,32p21 第2保護素子実装部
32p1,32p2,52p1,52p2 第2保護素子接続配線
32p11,32p21,52p11,52p21 第2保護素子実装部
33 枠体
40(42) 接合部材
41 フィレット
DESCRIPTION OF
Claims (13)
前記基体上に設けられた第1発光素子と、
前記基体上に設けられた第2発光素子と、
上面と下面とを有する無機材料からなる透光体と、前記透光体の下面に設けられた第1蛍光体層と、を備え、前記第1発光素子上に設けられた第1波長変換部材と、
前記第2発光素子と前記第1波長変換部材を覆うように前記基体上に設けられ、封止樹脂と第2蛍光体粒子とを含んでなる第2波長変換部材と、
を含む発光装置。 A substrate;
A first light emitting element provided on the substrate;
A second light emitting element provided on the substrate;
A first wavelength conversion member provided on the first light emitting element, comprising: a light transmitting body made of an inorganic material having an upper surface and a lower surface; and a first phosphor layer provided on the lower surface of the light transmitting body. When,
A second wavelength conversion member provided on the base so as to cover the second light emitting element and the first wavelength conversion member, and comprising a sealing resin and second phosphor particles;
A light emitting device comprising:
前記第1発光素子及び前記第2発光素子は行及び列をなして配置されており、
前記各行及び列においてそれぞれ前記第1発光素子と前記第2発光素子とが交互に配置されている請求項1〜7のいずれかに記載の発光装置。 A plurality of the first light emitting elements, a plurality of the second light emitting elements,
The first light emitting elements and the second light emitting elements are arranged in rows and columns,
The light emitting device according to claim 1, wherein the first light emitting elements and the second light emitting elements are alternately arranged in each row and column.
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