JP2019186305A - Light-emitting device and manufacturing method - Google Patents
Light-emitting device and manufacturing method Download PDFInfo
- Publication number
- JP2019186305A JP2019186305A JP2018072608A JP2018072608A JP2019186305A JP 2019186305 A JP2019186305 A JP 2019186305A JP 2018072608 A JP2018072608 A JP 2018072608A JP 2018072608 A JP2018072608 A JP 2018072608A JP 2019186305 A JP2019186305 A JP 2019186305A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- phosphor
- phosphor element
- sealing material
- led
- semiconductor nanoparticle
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Abstract
Description
本開示は、ナノ粒子蛍光体素子を含む発光装置に関する。 The present disclosure relates to a light emitting device including a nanoparticle phosphor element.
半導体ナノ粒子蛍光体は、蛍光体としての用途が着目され、研究が進められている。半導体ナノ粒子蛍光体を蛍光体素子として利用する場合、半導体ナノ粒子蛍光体は、マトリックス中に分散されて封入体に封入される。特許文献1には、半導体ナノ粒子の集団を含む一次粒子(蛍光体素子)が開示されている。この一次粒子には表面コーティング材料の層が個別に与えられている。
Semiconductor nanoparticle phosphors have been studied for their application as phosphors. When the semiconductor nanoparticle phosphor is used as a phosphor element, the semiconductor nanoparticle phosphor is dispersed in a matrix and enclosed in an enclosure.
半導体ナノ粒子蛍光体は、熱を与えられることによって、その量子効率(QY)が低下する。この現象は、熱により半導体ナノ粒子蛍光体表面の有機修飾基が脱離し、ナノ粒子蛍光体表面にダングリングボンドが生じることによって生じると考えられる。 The semiconductor nanoparticle fluorescent material has its quantum efficiency (QY) lowered by being given heat. This phenomenon is considered to be caused by the fact that the organic modifying group on the surface of the semiconductor nanoparticle phosphor is removed by heat and a dangling bond is generated on the surface of the nanoparticle phosphor.
しかしながら、特許文献1には、当該現象に対する対処方法が開示されていない。
However,
本開示の一態様は、熱による半導体ナノ粒子蛍光体の量子効率の低下を抑制できる発光装置を実現することを目的とする。 An object of one embodiment of the present disclosure is to realize a light-emitting device that can suppress a decrease in quantum efficiency of a semiconductor nanoparticle phosphor due to heat.
上記の課題を解決するために、本開示の一態様に係る発光装置は、マトリックス中に分散された半導体ナノ粒子蛍光体を含む蛍光体素子と、励起光を発する光源と、前記蛍光体素子および前記光源を封止する封止材とを備え、前記封止材における、前記蛍光体素子が発する蛍光が出射される側を出射側と称し、前記蛍光体素子は、前記封止材において前記出射側に偏在している構成である。 In order to solve the above problems, a light-emitting device according to one embodiment of the present disclosure includes a phosphor element including a semiconductor nanoparticle phosphor dispersed in a matrix, a light source that emits excitation light, the phosphor element, and A sealing material that seals the light source, and a side of the sealing material from which the fluorescence emitted by the phosphor element is emitted is referred to as an emission side, and the phosphor element emits the emission from the sealing material. The configuration is unevenly distributed to the side.
本開示の一態様に係る製造方法は、マトリックス中に分散された半導体ナノ粒子蛍光体を含む蛍光体素子と、励起光を発する光源と、前記蛍光体素子および前記光源を封止する封止材とを備えた発光装置の製造方法であって、前記蛍光体素子を含まない第1封止材を前記光源の周囲に注入する第1注入工程と、前記第1注入工程によって形成された層の上に、前記蛍光体素子を含む第2封止材を注入する第2注入工程とを含む方法である。 A manufacturing method according to an aspect of the present disclosure includes a phosphor element including a semiconductor nanoparticle phosphor dispersed in a matrix, a light source that emits excitation light, and the phosphor element and a sealing material that seals the light source A first injection step of injecting a first sealing material not including the phosphor element around the light source, and a layer formed by the first injection step. And a second injection step of injecting a second sealing material containing the phosphor element.
本開示の一態様によれば、熱による半導体ナノ粒子蛍光体の量子効率の低下を抑制できる。 According to one aspect of the present disclosure, it is possible to suppress a decrease in quantum efficiency of the semiconductor nanoparticle phosphor due to heat.
〔実施形態1〕
以下、本開示の一実施形態について、詳細に説明する。図1は、実施形態1に係るLED(Light Emitting Diode)パッケージ1(発光装置)の構成を示す断面図である。図1に示すように、LEDパッケージ1は、LED51(光源)、リフレクター52、封止材2および蛍光体素子10を備えている。LEDパッケージ1では、封止材2に分散された蛍光体素子10がリフレクター52の凹部5に直接注入および封止されている。
Hereinafter, an embodiment of the present disclosure will be described in detail. FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating a configuration of an LED (Light Emitting Diode) package 1 (light emitting device) according to the first embodiment. As shown in FIG. 1, the
リフレクター52は、蛍光体素子10が発する蛍光(およびLED51が発する励起光の一部)を反射する部材であり、凹部5の内面が反射鏡として機能する。凹部5の底面52AにLED51が配置されている。
The
LED51は、蛍光体素子10が含む半導体ナノ粒子蛍光体11を励起させるための励起光を発する励起光源である。LED51は、リフレクター52の底面52Aに配される必要はなく、リフレクター52の底面52Aの近傍かつ凹部5の側面に配されてもよい。このような底面52Aの近傍をリフレクター52の底部と称する。また、上記励起光源として、半導体レーザなど、他の種類の光源を用いてもよい。
The
封止材2は、蛍光体素子10およびLED51を封止する封止材であり、光学的に透明な分散媒である。封止材2は、例えば、樹脂からなるものである。詳細には、封止材2は、ポリマー、エポキシ、シリコーンおよび(メタ)アクリレート、シリカガラス、シリカゲル、シロキサン、ゾルゲル、ヒドロゲル、アガロース、セルロース、エポキシ、ポリエーテル、ポリエチレン、ポリビニル、ポリジアセチレン、ポリフェニレンビニレン、ポリスチレン、ポリピロール、ポリイミド、ポリイミダゾール、ポリスルホン、ポリチオフェン、ポリホスフェート、ポリ(メタ)アクリレート、ポリアクリルアミド、ポリペプチド、ポリサッカライドおよびそれらの組合せから成る。
The sealing
凹部5の内部に形成された封止材2および蛍光体素子10の混合物を波長変換部材6と称する。LEDパッケージ1、特に波長変換部材6において、蛍光体素子10が発する蛍光が出射される側を出射側と称する。また、LEDパッケージ1の各部材の面のうち、出射側の面を上面と称することがある。
A mixture of the sealing
蛍光体素子10は、波長変換部材6において出射側に偏在している。より詳細には、蛍光体素子10は、波長変換部材6においてLED51の上面51Aよりも出射側に位置している。上面51Aは、LED51のうち、底面52Aと接する面とは反対側の面であり、出射側の面である。図1において、底面52Aと並行な平面であり、上面51Aを含む平面53を示す。全ての蛍光体素子10は、この平面53よりも出射側に位置している。ただし、不可避的に平面53よりも底面52Aの側に微量の蛍光体素子10が存在する場合もあり得るが、このような発光装置も本開示の技術的範囲に含まれる。
The
LED51は、発光するときに発熱するため、LED51の周囲に蛍光体素子10を配さないことが好ましい。図1に示すように蛍光体素子10を配置することにより、半導体ナノ粒子蛍光体11の量子効率がLED51の熱によって低下することを抑制することができる。
Since the
図2は、蛍光体素子10の構成を示す断面図である。図2に示すように蛍光体素子10は、封入体13、当該封入体13に封入されたマトリックス12、およびマトリックス12中に分散された半導体ナノ粒子蛍光体11を備えている。マトリックス12は、イオン性液体または当該イオン性液体に由来する構成単位を含んでいる。
FIG. 2 is a cross-sectional view showing the configuration of the
蛍光体素子10の形状は球状に限定されず、断面形状が多角形を有する立方体等の形状でもよい。蛍光体素子10の粒子径(直径)は、1μm以上、30μm以下が好ましい。蛍光体素子10の粒子径が30μm以下である場合には、従来の蛍光体と同様のプロセスで封止材2中に分散させることができる傾向にある。
The shape of the
半導体ナノ粒子蛍光体11は、ナノサイズの蛍光体粒子であり、可視光の散乱がない単一の蛍光体粒子である。半導体ナノ粒子蛍光体11は、1種類以上の半導体結晶より構成される。
The
半導体ナノ粒子蛍光体11の粒子径(直径)は、原料および所望の発光波長に応じて適宜選択することができ、特に制限されない。半導体ナノ粒子蛍光体11の粒子径は、例えば、1〜20nmの範囲内である。
The particle diameter (diameter) of the
半導体ナノ粒子蛍光体11は、好ましくは、半導体ナノ粒子として、CdS、CdSe、CdTe、ZnS、ZnSe、ZnTe、InN、InP、InAs、InSb、AlP、AlS、AlAs、AlSb、GaN、GaP、GaAs、GaSb、PbS、PbSe、Si、Ge、MgS、MgSe、MgTeおよびその組み合せから成る群から選択される1または複数の半導体材料を含んでいる。
The
さらに、半導体ナノ粒子蛍光体11は、当業者に知られている二成分コア型、三成分コア型、四成分コア型、コアシェル型またはコアマルチシェル型、ドープされたナノ粒子または傾斜したナノ粒子であってよい。
Further, the
半導体ナノ粒子蛍光体11は、表面に有機修飾基が存在するため、半導体ナノ粒子蛍光体11同士の凝集を防ぐことができる。また、半導体ナノ粒子蛍光体11の表面が極性を有するため、半導体ナノ粒子蛍光体11は、イオン性液体に由来する構成単位を含むマトリックス中に良好に分散することができる。そのため、半導体ナノ粒子蛍光体11が凝集によって劣化することを抑制できる。
Since the
マトリックス12は、半導体ナノ粒子蛍光体を安定的に分散させる分散媒であり、イオン性液体または当該イオン性液体に由来する構成単位を含んでいる。本明細書中「イオン性液体」とは、常温(たとえば25℃)でも溶融状態の塩(常温溶融塩)を意味するものであり、下記一般式(1)で示される。
The
X+Y− ・・・(1)
上記一般式(1)中、X+は、イミダゾリウムイオン、ピリジニウムイオン、ホスホニウムイオン、脂肪族四級アンモニウムイオン、ピロリジニウム、スルホニウムから選択されるカチオンである。これらの中でも、熱的および大気中での安定性に優れるという理由から、脂肪族四級アンモニウムイオンが特に好ましいカチオンとして挙げられる。
X + Y − (1)
In the general formula (1), X + is a cation selected from an imidazolium ion, a pyridinium ion, a phosphonium ion, an aliphatic quaternary ammonium ion, pyrrolidinium, and sulfonium. Of these, aliphatic quaternary ammonium ions are particularly preferred cations because of their excellent thermal and atmospheric stability.
また上記一般式(1)中、Y−は、テトラフルオロホウ酸イオン、ヘキサフルオロリン酸イオン、ビストリフルオロメチルスルホニルイミド酸イオン、過塩素酸イオン、トリス(トリフルオロメチルスルホニル)炭素酸イオン、トリフルオロメタンスルホン酸イオン、トリフルオロ酢酸イオン、カルボン酸イオン、ハロゲンイオンから選択されるアニオンである。これらの中でも、熱的および大気中での安定性に優れるという理由から、ビストリフルオロメチルスルホニルイミド酸イオンが特に好ましいアニオンとして挙げられる。 In the general formula (1), Y − represents tetrafluoroborate ion, hexafluorophosphate ion, bistrifluoromethylsulfonylimido ion, perchlorate ion, tris (trifluoromethylsulfonyl) carbonate ion, trifluoro. An anion selected from lomethanesulfonate ion, trifluoroacetate ion, carboxylate ion, and halogen ion. Among these, bistrifluoromethylsulfonylimido ion is mentioned as a particularly preferable anion because it has excellent thermal and atmospheric stability.
例えば、マトリックス12は、重合性官能基を有するイオン性液体に由来する構成単位を含む樹脂を主成分(例えば、80質量%以上)として含んでいる。重合性官能基を有するイオン性液体としては、例えば、2−(メタクリロイロキシ)−エチルトリメチルアンモニウムビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミドや、1−(3−アクリロイロキシ−プロピル)−3−メチルイミダゾリウムビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミド等が挙げられる。
For example, the
また、マトリックス12は、重合性官能基を有しないイオン性液体に由来する構成単位を含む樹脂を主成分(例えば、80質量%以上)として含んでいてもよい。重合性官能基を有しないイオン性液体としては、例えば、N,N,N−トリメチル−N−プロピルアンモニウムビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミド、N,N−ジメチル−N−メチル−2−(2−メトキシエチル)アンモニウムビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミド等が挙げられる。
The
イオン性液体に由来する構成単位を含む樹脂は、例えば、イオン性液体を、架橋剤を用いて熱や光などで硬化させることで形成できる。硬化の方法として、紫外線を当てて硬化させる光硬化法や、熱を加えて硬化させる熱硬化法を用いることができる。 The resin containing the structural unit derived from the ionic liquid can be formed, for example, by curing the ionic liquid with heat or light using a crosslinking agent. As a curing method, a photocuring method in which ultraviolet rays are applied for curing, or a thermosetting method in which heat is applied for curing can be used.
マトリックス12としての上述の物質は、蒸気圧を持たず、ほとんど気化することがないため、安定な状態を保つことが可能となる。また、半導体ナノ粒子蛍光体11の表面を静電的に安定化させ、凝集させずに安定分散させる効果があり、高い発光効率を保つことが可能になる。
The above-mentioned substance as the
封入体13は、封入空間を画定する中空かつ透光性のカプセルであり、半導体ナノ粒子蛍光体11が分散されたマトリックス12を前記封入空間内に保有する。マトリックス12の周囲を封入体13で被覆することにより、マトリックス12中への酸素および水分の侵入を抑制することができる。これにより、酸素または水分による半導体ナノ粒子蛍光体11の劣化を抑制でき、半導体ナノ粒子蛍光体11の効率の低下を抑制できる。
The
封入体13の材料は、透光性を有し、かつ酸素や水分を遮断する材料であれば、特に限定されず、無機材料またはポリマー材料等を用いることができる。無機材料は、酸素および水分の遮断性が非常に優れている。無機材料としては、例えば、シリカ、金属酸化物、金属窒化物等を用いることができる。
The material of the
ポリマー材料は柔軟性を有するため、封入体13の材料として用いると、半導体ナノ粒子蛍光体11の耐衝撃性が向上する。ポリマー材料としては、アクリレートポリマー、エポキシド、ポリアミド、ポリイミド、ポリエステル、ポリカーボネート、ポリチオエーテル、ポリアクリロニトリル、ポリジエン、ポリスチレンポリブタジエンコポリマー、パリレン、シリカ−アクリレートハイブリッド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリフッ化ビニリデン、ポリ塩化ビニリデン、ポリジビニルベンゼン、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリイソブチレン、ポリイソプレン、セルロース誘導体、ポリテトラフルオロエチレン等を用いることができる。
Since the polymer material has flexibility, the impact resistance of the
(製造方法)
半導体ナノ粒子蛍光体11の製造方法は、特に制限されず、いかなる製造方法であってもよい。手法が簡便であり、且つ、低コストであるという観点では、半導体ナノ粒子蛍光体11の製造方法として化学合成法を用いることが好ましい。化学合成法では、生成物質の構成元素を含む複数の出発物質を媒体に分散させた上で、これらを反応させることにより目的の生成物質を得ることができる。このような化学合成法としては、例えば、ゾルゲル法(コロイド法)、ホットソープ法、逆ミセル法、ソルボサーマル法、分子プレカーサ法、水熱合成法、または、フラックス法などが挙げられる。
(Production method)
The manufacturing method of the
蛍光体素子10の製造方法についても特に制限されない。蛍光体素子10の製造方法として、例えば、次の方法を挙げることができる。
There are no particular restrictions on the method for manufacturing
イオン性修飾剤でキャッピングした少なくとも1種類の半導体ナノ粒子蛍光体11を分散させたマトリックス12を、封入体13の材料を含んだ溶液に入れた後、封入体材料の析出処理を行う。これにより、マトリックス12の表面が封入体13で被覆された蛍光体素子10を得ることができる。
After the
LEDパッケージ1の製造方法として、次の方法を例示できる。まず、リフレクター52の底面52AにLED51を配置する。そして、封止材2のみ(第1封止材)をリフレクター52の凹部5に注入する(第1注入工程)。このとき、注入した封止材2がLED51の上面51Aを覆う程度に封止材2を注入する。その後、蛍光体素子10が分散された封止材2(第2封止材)をさらに注入し(第2注入工程)、封止材2の硬化処理を行うことにより、波長変換部材6が完成する。
The following method can be illustrated as a manufacturing method of the
〔実施形態2〕
本開示の他の実施形態について、以下に説明する。なお、説明の便宜上、上記実施形態にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を繰り返さない。
[Embodiment 2]
Other embodiments of the present disclosure are described below. For convenience of explanation, members having the same functions as those described in the above embodiment are given the same reference numerals, and the description thereof will not be repeated.
図3は、実施形態2に係るLEDパッケージ50(発光装置)の構成を示す断面図である。図3では、底面52Aと封止材2の出射側の面との間の距離を符号Hで示している。当該距離を波長変換部材6の高さHと称する。また、底面52Aに平行な平面であり、高さHの半分の高さに位置する平面を符号54で示している。
FIG. 3 is a cross-sectional view illustrating a configuration of an LED package 50 (light emitting device) according to the second embodiment. In FIG. 3, the distance between the
LEDパッケージ50では、波長変換部材6において、全ての蛍光体素子10が平面54よりも出射側に偏在している。換言すれば、蛍光体素子10は、封止材2の出射側半分の領域に保持されている。ただし、不可避的に平面54よりも底面52Aの側に微量の蛍光体素子10が存在する場合もあり得るが、このような発光装置も本開示の技術的範囲に含まれる。すなわち、LEDパッケージ50では、波長変換部材6において、実質的に全ての蛍光体素子10が平面54よりも出射側に位置している。
In the
LEDパッケージ50では、蛍光体素子10が底面52Aから少なくとも高さHの半分の距離離れている。LEDパッケージ1と比較して、LEDパッケージ50では、蛍光体素子10をLED51からより遠ざけているため、LED51の熱による半導体ナノ粒子蛍光体11の劣化をより効果的に抑制できる。
In the
(製造方法)
LEDパッケージ50の製造方法として、次の方法を例示できる。まず、リフレクター52の底面52AにLED51を配置する。そして、封止材2のみ(第1封止材)をリフレクター52の凹部5に注入する(第1注入工程)。このとき、注入した封止材2の上面が高さHの半分よりも出射側に位置するように封止材2を注入する。その後、蛍光体素子10が分散された封止材2(第2封止材)をさらに注入し(第2注入工程)、封止材2の硬化処理を行うことにより、波長変換部材6が完成する。
(Production method)
As a manufacturing method of the
〔実施形態3〕
本開示の他の実施形態について、以下に説明する。
[Embodiment 3]
Other embodiments of the present disclosure are described below.
図4は、実施形態3に係るLEDパッケージ60(発光装置)の構成を示す断面図である。図4に示すように、LEDパッケージ60は、LED51を、蛍光体素子10を含まない封止材2によって封止することで形成された第1層55と、蛍光体素子10を封止材2で封止した第2層56とを備えている。第2層56は、第1層55よりも出射側に位置している。
FIG. 4 is a cross-sectional view illustrating a configuration of an LED package 60 (light emitting device) according to the third embodiment. As shown in FIG. 4, the
図4には、高さHの半分の高さ位置する平面54を示している。第1層55と第2層56との境界面は、平面54よりも出射側に位置している。すなわち、第1層55の、底面52Aからの高さは、第1層55および第2層56の合計の高さHの半分以上である。
In FIG. 4, a
このようにLEDパッケージ60では、蛍光体素子10が底面52Aから少なくとも高さHの半分の距離離れている。LEDパッケージ1と比較して、LEDパッケージ60では、蛍光体素子10をLED51からより遠ざけているため、LED51の熱による半導体ナノ粒子蛍光体11の劣化をより効果的に抑制できる。
Thus, in the
(製造方法)
LEDパッケージ60の製造方法として、次の方法を例示できる。まず、リフレクター52の底面52AにLED51を配置する。そして、封止材2のみをリフレクター52の凹部5に注入する(第1注入工程)。このとき、注入した封止材2の上面が高さHの半分よりも出射側に位置するように封止材2を注入する。そして、注入した封止材2を硬化させて、第1層55を形成する。
(Production method)
The following method can be illustrated as a manufacturing method of the
その後、蛍光体素子10が分散された封止材2をさらに注入し(第2注入工程)、封止材2の硬化処理を行うことにより、第2層56が形成される。
Thereafter, the sealing
このように2段階で波長変換部材6を形成することにより、LED51の近傍には蛍光体素子10が含まれない第1層55を形成し、LED51から離れた位置に蛍光体素子10を配置することが確実にできる。
Thus, by forming the
〔実施形態4〕
本開示の他の実施形態について、以下に説明する。
[Embodiment 4]
Other embodiments of the present disclosure are described below.
図5は、実施形態4に係るLEDパッケージ70(発光装置)の構成を示す断面図である。図5に示すように、LEDパッケージ70は、蛍光体素子10と蛍光体素子20とが封止された波長変換部材6を備えている。
FIG. 5 is a cross-sectional view illustrating a configuration of an LED package 70 (light emitting device) according to the fourth embodiment. As shown in FIG. 5, the
蛍光体素子20は、蛍光体素子10が有する半導体ナノ粒子蛍光体11とは異なる波長の蛍光を発する半導体ナノ粒子蛍光体11を含んでいる。例えば、蛍光体素子10が赤色の蛍光を発する半導体ナノ粒子蛍光体11を含み、蛍光体素子20が緑色の蛍光を発する半導体ナノ粒子蛍光体11を含んでいてもよい。このように異なる波長の蛍光を発する蛍光体素子10・20を組み合わせることで、所望の色度の蛍光を発する波長変換部材6を実現できる。
The
LEDパッケージ70では、蛍光体素子10・20のいずれもが平面54よりも出射側に位置している。そのため、蛍光体素子10・20に含まれる半導体ナノ粒子蛍光体11がLED51の熱によって劣化することを抑制できる。
In the
なお、蛍光体素子10・20を組み合わせることをLEDパッケージ1および60において実現してもよい。
Note that the combination of the
〔実施形態5〕
本開示の他の実施形態について、以下に説明する。
[Embodiment 5]
Other embodiments of the present disclosure are described below.
図6は、実施形態5に係るLEDパッケージ80(発光装置)の構成を示す断面図である。図6に示すように、LEDパッケージ80は、蛍光体素子10と従来の蛍光体40とが封止された波長変換部材6を備えている。
FIG. 6 is a cross-sectional view illustrating a configuration of an LED package 80 (light emitting device) according to the fifth embodiment. As shown in FIG. 6, the
蛍光体素子10は、従来の蛍光体40と同様に扱えるため、従来と同様のプロセスで、蛍光体素子10と蛍光体40とを混合し、所望の発光色を有するLEDパッケージ80を製造することができる。従来の蛍光体40として、例えば、無機蛍光体、有機色素、希土類賦活酸窒化物蛍光体、CaAlSiN3赤色蛍光体またはYAG:Ce黄色蛍光体を用いることができる。
Since the
LEDパッケージ80では、蛍光体素子10および蛍光体40のいずれもが平面54よりも出射側に位置している。そのため、蛍光体素子10に含まれる半導体ナノ粒子蛍光体11および蛍光体40がLED51の熱によって劣化することを抑制できる。
In the
なお、蛍光体素子10と従来の蛍光体40とを組み合わせることをLEDパッケージ1および60において実現してもよい。
〔実施形態6〕
本開示の他の実施形態について、以下に説明する。図7は、実施形態6に係る蛍光体素子10Aの構成を示す断面図である。図7に示すように、封入体13の壁面に、当該壁面から内部空間に貫通する細孔13Aが形成されていてもよい。細孔13Aの径は、例えば、20nm以上10μm以下である。
The combination of the
[Embodiment 6]
Other embodiments of the present disclosure are described below. FIG. 7 is a cross-sectional view illustrating a configuration of a
封入体13が細孔13Aを有していることにより、封入体13を作製した後、半導体ナノ粒子蛍光体11を分散させたマトリックス12を当該封入体13中に注入して蛍光体素子10Aを作製することができる。細孔13Aの径が20nm以上10μm以下であることにより、半導体ナノ粒子蛍光体11を分散させたマトリックス12を効率良く封入体13に注入できる。
Since the
〔実施形態7〕
本開示の他の実施形態について、以下に説明する。図8は、実施形態7に係る蛍光体素子30の構成を示す断面図である。図8に示すように、蛍光体素子30は、最も外側に保護基材14を有している。本実施形態において、封入体13が細孔13Aを有していてもよい。
[Embodiment 7]
Other embodiments of the present disclosure are described below. FIG. 8 is a cross-sectional view illustrating a configuration of the
保護基材14を形成する材料としては特に制限はなく、例えば主成分の少なくとも一つとしてSiO2、Al2O3、ZnO、In2O3、SnO2、TiO2、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂などを挙げることができる。
There is no particular limitation on the material for forming the protective substrate 14, for example SiO 2, Al 2 O 3 as at least one of the main components, ZnO, In 2 O 3, SnO 2,
保護基材14を設けることにより、蛍光体素子30に高い化学的安定性を付与することができる。また、封入体13に細孔13Aが形成されている場合には、当該細孔13Aからのイオン性液体の液漏れを物理的に防ぐことができ、取扱い性が向上する。
By providing the protective substrate 14, high chemical stability can be imparted to the
本開示の一実施例について以下に説明する。図9は、本実施例で用いた複数種類のLEDパッケージを示す断面図である。本実施例では、図9の(a)〜(d)に示すLEDパッケージ100・110・120・130を用いて、これらのLEDパッケージに封止されている蛍光体素子10に含まれる半導体ナノ粒子蛍光体11の量子効率(QY)の維持率を調べた。
One embodiment of the present disclosure will be described below. FIG. 9 is a cross-sectional view showing a plurality of types of LED packages used in this example. In the present embodiment, the semiconductor nanoparticles contained in the
図9の(a)に示すLEDパッケージ100は、LED51の周囲に蛍光体素子10が存在する従来のLEDパッケージである。図9の(b)に示すLEDパッケージ110は、第1層55の高さと第2層56の高さとの比が30:70である。図9の(c)に示すLEDパッケージ120では、第1層55の高さと第2層56の高さとの比が50:50である。図9の(d)に示すLEDパッケージ130では、第1層55の高さと第2層56の高さとの比が80:20である。なお、第1層55の高さと第2層56の高さとの合計は、0.7mmである。
An
これらLEDパッケージ100・110・120・130を連続的に点灯させ、蛍光体素子10に含まれる半導体ナノ粒子蛍光体11の量子効率の変化を調べた。LED51の出力は、いずれのLEDパッケージにおいても30mWであり、LED51が出射する光の波長は、45nmである。
These LED packages 100, 110, 120, and 130 were continuously turned on, and the change in the quantum efficiency of the
LEDパッケージ100・110・120・130についての点灯試験の結果を図10において、A、B、C、Dの折れ線で示す。折れ線EおよびFは、半導体ナノ粒子蛍光体11を封入体13に封入せずに直接封止した場合の試験結果を示す。折れ線Eは、1層のみの場合(図9の(a)に対応)の結果を示し、折れ線Fは、2層の場合(図9の(c)に対応)の結果を示している。
The results of the lighting test for the LED packages 100, 110, 120, and 130 are indicated by broken lines A, B, C, and D in FIG. The polygonal lines E and F show the test results when the
図10に示すように、蛍光体素子10をLED51から遠ざける方が量子効率の低下が抑制された。C、Dの折れ線が示すように、波長変換部材6の高さHの半分以上、蛍光体素子10を底面52Aから遠ざけることにより、半導体ナノ粒子蛍光体11の量子効率の低下をより確実に抑制できることが明らかになった。
As shown in FIG. 10, a decrease in quantum efficiency was suppressed when the
一般に初期の量子効率に対して70%にまで減衰する時間が、発光装置の寿命とされている。1000時間以上の点灯で、量子効率の維持率が0.7以上であれば、明るさの変動が小さくなり、実用可能となる。波長変換部材6の高さHの半分以上、蛍光体素子10を底面52Aから遠ざけることにより、この基準を満たすLEDパッケージを実現することが容易になる。
In general, the lifetime of the light-emitting device is a time for decaying to 70% of the initial quantum efficiency. If the maintenance rate of quantum efficiency is 0.7 or more after lighting for 1000 hours or more, the variation in brightness becomes small and practical. By moving the
本開示は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本開示の技術的範囲に含まれる。さらに、各実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を組み合わせることにより、新しい技術的特徴を形成することができる。 The present disclosure is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made within the scope of the claims, and the embodiments can be obtained by appropriately combining technical means disclosed in different embodiments. Are also included in the technical scope of the present disclosure. Furthermore, a new technical feature can be formed by combining the technical means disclosed in each embodiment.
1、50、60、70、80 LEDパッケージ
2 封止材
5 凹部
6 波長変換部材
10、10A、20、30 蛍光体素子
11 半導体ナノ粒子蛍光体
12 マトリックス
13 封入体
13A 細孔
40 蛍光体
51 LED
51A 上面
52 リフレクター
52A 底面
1, 50, 60, 70, 80
Claims (5)
励起光を発する光源と、
前記蛍光体素子および前記光源を封止する封止材とを備え、
前記封止材における、前記蛍光体素子が発する蛍光が出射される側を出射側と称し、
前記蛍光体素子は、前記封止材において前記出射側に偏在していることを特徴とする発光装置。 A phosphor element comprising a semiconductor nanoparticle phosphor dispersed in a matrix;
A light source that emits excitation light;
A sealing material for sealing the phosphor element and the light source;
In the sealing material, the side from which the fluorescence emitted by the phosphor element is emitted is referred to as an emission side,
The phosphor element is unevenly distributed on the emission side in the sealing material.
前記リフレクターの底部に前記光源が配置され、
前記蛍光体素子は、前記封止材の前記出射側半分の領域に偏在していることを特徴とする請求項1または2に記載の発光装置。 A reflector that reflects the fluorescence emitted from the phosphor element;
The light source is disposed at the bottom of the reflector;
The light-emitting device according to claim 1, wherein the phosphor element is unevenly distributed in a region on the emission side half of the sealing material.
前記光源を封止する第1層と、
前記第1層よりも前記出射側に位置する第2層とを含み、
前記蛍光体素子は、前記第1層に含まれておらす、前記第2層に含まれていることを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載の発光装置。 The sealing material is
A first layer for sealing the light source;
A second layer located on the emission side of the first layer,
4. The light emitting device according to claim 1, wherein the phosphor element is included in the second layer, which is included in the first layer. 5.
励起光を発する光源と、
前記蛍光体素子および前記光源を封止する封止材とを備えた発光装置の製造方法であって、
前記蛍光体素子を含まない第1封止材を前記光源の周囲に注入する第1注入工程と、
前記第1注入工程によって形成された層の上に、前記蛍光体素子を含む第2封止材を注入する第2注入工程とを含むことを特徴とする製造方法。 A phosphor element comprising a semiconductor nanoparticle phosphor dispersed in a matrix;
A light source that emits excitation light;
A method of manufacturing a light emitting device comprising the phosphor element and a sealing material for sealing the light source,
A first injection step of injecting a first sealing material not including the phosphor element around the light source;
And a second injection step of injecting a second sealing material containing the phosphor element onto the layer formed by the first injection step.
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2018072608A JP2019186305A (en) | 2018-04-04 | 2018-04-04 | Light-emitting device and manufacturing method |
CN201910224253.XA CN110350067A (en) | 2018-04-02 | 2019-03-22 | Wavelength convert component and light emitting device |
US16/362,773 US20190305195A1 (en) | 2018-04-02 | 2019-03-25 | Wavelength conversion member and light emitting device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2018072608A JP2019186305A (en) | 2018-04-04 | 2018-04-04 | Light-emitting device and manufacturing method |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2019186305A true JP2019186305A (en) | 2019-10-24 |
Family
ID=68341966
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2018072608A Pending JP2019186305A (en) | 2018-04-02 | 2018-04-04 | Light-emitting device and manufacturing method |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2019186305A (en) |
Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2014041861A1 (en) * | 2012-09-11 | 2014-03-20 | Nsマテリアルズ株式会社 | Light-emitting device in which semiconductor is used and method for manufacturing said light-emitting device |
JP2014169421A (en) * | 2013-03-05 | 2014-09-18 | Kaneka Corp | Phosphor containing semiconductor nanoparticle |
US20150072092A1 (en) * | 2012-03-16 | 2015-03-12 | Industry-Academia Cooperation Group Of Sejong University | Microcapsular quantum dot-polymer composite, method for producing the composite, optical elements, and method for producing the optical elements |
JP2015516691A (en) * | 2012-05-14 | 2015-06-11 | コーニンクレッカ フィリップス エヌ ヴェ | Light emitting device having nanostructured phosphor |
JP2016505213A (en) * | 2012-12-20 | 2016-02-18 | コーニンクレッカ フィリップス エヌ ヴェKoninklijke Philips N.V. | Protective composition |
JP2016108412A (en) * | 2014-12-04 | 2016-06-20 | シャープ株式会社 | Semiconductor nanoparticle phosphor, wavelength conversion unit and light emitting device |
WO2017077290A1 (en) * | 2015-11-02 | 2017-05-11 | Nanoco Technologies Ltd | Display devices comprising green-emitting quantum dots and red ksf phosphor |
JP2017218574A (en) * | 2016-06-07 | 2017-12-14 | シャープ株式会社 | Nanoparticle phosphor element and light-emitting element |
-
2018
- 2018-04-04 JP JP2018072608A patent/JP2019186305A/en active Pending
Patent Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20150072092A1 (en) * | 2012-03-16 | 2015-03-12 | Industry-Academia Cooperation Group Of Sejong University | Microcapsular quantum dot-polymer composite, method for producing the composite, optical elements, and method for producing the optical elements |
JP2015516691A (en) * | 2012-05-14 | 2015-06-11 | コーニンクレッカ フィリップス エヌ ヴェ | Light emitting device having nanostructured phosphor |
WO2014041861A1 (en) * | 2012-09-11 | 2014-03-20 | Nsマテリアルズ株式会社 | Light-emitting device in which semiconductor is used and method for manufacturing said light-emitting device |
JP2016505213A (en) * | 2012-12-20 | 2016-02-18 | コーニンクレッカ フィリップス エヌ ヴェKoninklijke Philips N.V. | Protective composition |
JP2014169421A (en) * | 2013-03-05 | 2014-09-18 | Kaneka Corp | Phosphor containing semiconductor nanoparticle |
JP2016108412A (en) * | 2014-12-04 | 2016-06-20 | シャープ株式会社 | Semiconductor nanoparticle phosphor, wavelength conversion unit and light emitting device |
WO2017077290A1 (en) * | 2015-11-02 | 2017-05-11 | Nanoco Technologies Ltd | Display devices comprising green-emitting quantum dots and red ksf phosphor |
JP2017218574A (en) * | 2016-06-07 | 2017-12-14 | シャープ株式会社 | Nanoparticle phosphor element and light-emitting element |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6481015B2 (en) | Molded nanoparticle phosphors for light-emitting applications | |
KR101686737B1 (en) | Light conversion plate, light emitting diode package, backlight unit and display device comprising the same | |
KR101942788B1 (en) | Semiconductor nanoparticle-containing materials and light emitting devices incorporating the same | |
US8421336B2 (en) | Light emitting diode device | |
US10319878B2 (en) | Stratified quantum dot phosphor structure | |
JP5988335B1 (en) | Wavelength conversion member and light emitting device | |
CN103681990A (en) | LED packaged piece and manufacturing method thereof | |
JP6158905B2 (en) | Light emitting device or phosphor-containing sheet for light emitting device | |
KR20050105214A (en) | Light emitting device incorporating a luminescent material | |
KR20170071433A (en) | Light emitting structure and light emitting device using the same | |
JP2018056552A (en) | Moisture-resistant chip scale packaging light-emitting device | |
US20170069802A1 (en) | Light emitting device including quantum dots | |
KR101413660B1 (en) | Quantum dot-polymer composite plate for light emitting diode and method for producing the same | |
JP2019186305A (en) | Light-emitting device and manufacturing method | |
JP2017218574A (en) | Nanoparticle phosphor element and light-emitting element | |
US9893248B2 (en) | Substrate for changing color of light emitting diode and method for producing same | |
JP2017110060A (en) | Light-emitting structure and light-emitting device using the same | |
KR20180082964A (en) | Wavelength conversion member and light-emitting device | |
KR101502189B1 (en) | Light-emitting device comprising fluorescent nanocomposite | |
TWI533479B (en) | Package structure and method for manufacturing the same | |
JP2019184641A (en) | Wavelength conversion member and light-emitting device | |
JP2018203966A (en) | Fluorescent body-containing particle, light-emitting device using the same, and florescent body-containing sheet | |
US20190305195A1 (en) | Wavelength conversion member and light emitting device | |
JP2017173849A (en) | Nanoparticle fluorescent body element and light-emitting element | |
CN111081847A (en) | Light emitting diode and light source device |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20190401 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20200227 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20200310 |
|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20200915 |