JP2020145482A - 発光装置 - Google Patents
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図1(a)は、実施の形態1に係る発光装置を示す概略上面図であり、図1(b)は、図1(a)におけるA−A断面を示す概略断面図である。図1に示すように、実施の形態1に係る発光装置100は、基体10と、発光素子20と、被覆部材30と、透光性部材40と、遮光部材50と、を備えている。
図5(a)は、実施の形態2に係る発光装置を示す概略上面図であり、図5(b)は、図5(a)におけるC−C断面を示す概略断面図である。図5に示すように、実施の形態2に係る発光装置200は、基体10と、発光素子20と、被覆部材30と、透光性部材40と、遮光部材50と、を備えている。より詳細には、基体10は、該基体の上面10a及び一端面10bに平行な方向が長手方向であって、素子実装部15及び発光素子20が長手方向に且つ互いに離間して複数設けられ、被覆部材30は、各発光素子20の周囲を被覆している。この発光装置200は、実施の形態1に係る発光装置100が複数個、横方向に連なったような構成を有している。そのため、発光装置200の発光装置100と同様の構成については説明を省略する。
図6(a),(b)は其々、実施の形態3に係る発光装置を示す概略上面図と概略側面図であり、図6(c)は、図6(a)におけるD−D断面を示す概略断面図である。図6に示すように、実施の形態3に係る発光装置300は、基体10と、発光素子20と、被覆部材30と、透光性部材40と、を備えている。
図7(a)は、実施の形態4に係る発光装置を示す概略上面図であり、図7(b),(c)は其々、図7(a)におけるE−E断面とF−F断面を示す概略断面図である。図7に示すように、実施の形態4に係る発光装置400は、基体10と、発光素子20と、被覆部材30と、を備えている。この発光装置400は、透光性部材40及び遮光部材50を備えていない。このように、透光性部材40及び遮光部材50は、必須の構成ではなく、省略することもできる。
図8(a),(b)は其々、実施の形態5に係る発光装置を示す概略上面図と概略側面図であり、図6(c)は、図6(a)におけるG−G断面を示す概略断面図である。図8に示すように、実施の形態5に係る発光装置500は、基体10と、発光素子20と、被覆部材30と、透光性部材40と、を備えている。
基体10は、発光素子20と電気的に接続される電極13と、その電極13を保持する母材11と、を有する。母材11が電極13を兼ねてもよい。電極13は、配線やリードフレームなどでもよい。電極13の材料としては、銅、鉄、ニッケル、タングステン、クロム、アルミニウム、銀、金、チタン又はそれらの合金が挙げられる。特に、放熱性の観点においては銅又は銅合金が好ましい。電極13の表面には、銀、プラチナ、錫、金、銅、ロジウム、又はこれらの合金などの光反射性の高い被膜が形成されていてもよい。電極13は、鍍金などにより設けられる。基体の母材11は、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、酸化ジルコニウム、窒化ジルコニウム、酸化チタン、窒化チタン又はこれらの混合物を含むセラミックス基板、銅、鉄、ニッケル、クロム、アルミニウム、銀、金、チタン又はこれらの合金を含む金属基板、ガラスエポキシ基板、BTレジン基板、ガラス基板、樹脂基板、紙基板などが挙げられる。ポリイミドなどの可撓性基板(フレキシブル基板)でもよい。母材11の樹脂には、発光素子20からの光を効率良く反射させるために、酸化チタンなどの白色顔料を配合してもよい。なお、複合基体80は、複数個の基体10が連なって構成されるものである。
発光素子20は、LED素子などの半導体発光素子を用いることができる。発光素子20は、主として、基板と、その基板上に設けられる発光素子構造と、その発光素子構造に電気的に接続される正負一対の電極と、により構成される。但し、基板は省略することもできる。発光素子20の上面視形状は、四角形、特に長方形であることが好ましいが、その他の形状であってもよい。発光素子20(特に基板)の端面(側面)20bは、上面20aに対して、略垂直であってもよいし、内側又は外側に傾斜していてもよい。基板は、透光性であることが好ましい。例えば、サファイアやスピネル、炭化珪素などが挙げられる。基板の厚さは、例えば20μm以上1mm以下であり、基板の強度や発光装置の厚さの観点において、50μm以上500μm以下であることが好ましい。発光素子構造は、半導体層の積層体であり、少なくともn型半導体層とp型半導体層を含み、さらに活性層をその間に介することが好ましい。発光素子構造の発光波長は、半導体材料やその混晶比によって、紫外から赤外まで選択することができる。特に、蛍光体を効率良く励起可能な窒化物半導体(InxAlyGa1−x−yN、0≦x、0≦y、x+y≦1)を用いることが好ましい。このほか、緑色〜赤色発光のガリウム砒素系、ガリウム燐系半導体でもよい。発光素子20は、フリップチップ(フェイスダウン)実装のため、正負一対の電極が同一面側に設けられているものが好ましい。また、発光素子20の実装面側に、銀やアルミニウムなどの金属層や誘電体反射膜が設けられることで、光の取り出し効率を高めることができる。1つの発光装置に実装される発光素子20の個数は1つでも複数でもよく、その大きさや形状、発光波長も任意に選べばよい。例えば、1つの発光装置に、赤色、緑色、青色発光の発光素子20が実装されてもよい。複数の発光素子20は、不規則に配置されてもよいが、行列など規則的又は周期的に配置されることで、好ましい配光が得られやすい。なお、複数の発光素子20は、基体10の電極13により直列又は並列に接続できる。
被覆部材30は、無機粒子35を含有する樹脂やガラスで構成することができる。被覆部材30の母材となる樹脂やガラスは、下記の透光性部材40と同様のものを用いることができ、なかでもシリコーン樹脂又はエポキシ樹脂が好ましく、特に耐光性、耐熱性に優れるシリコーン樹脂がより好ましい。被覆部材30は、印刷工法などにより形成することができるので、従来の反射ケースに比べて、無機粒子35を高濃度に含有させることができる。また、被覆部材30は、粘度や流動性の調整のため、シリカ(アエロジル)などを添加されてもよい。
無機粒子35の屈折率は、例えば1.8以上であって、光を効率的に散乱し高い光取り出し効率を得るために、2以上であることが好ましく、2.5以上であることがより好ましい。被覆部材30の母材の樹脂やガラスと無機粒子35の屈折率差は、例えば0.4以上であって、光を効率的に散乱し高い光取り出し効率を得るために、0.7以上であることが好ましく、0.9以上であることがより好ましい。また、無機粒子35の濃度は、好ましい光反射特性や形成のしやすさ等を考慮して、10重量パーセント濃度(wt%)以上60重量パーセント濃度以下であることが好ましく、20重量パーセント濃度以上50重量パーセント濃度であることがより好ましい。無機粒子35の平均粒径(メジアン径)は、高い効率で光散乱効果を得られる、0.08μm以上10μm以下であることが好ましく、0.1μm以上5μm以下であることがより好ましい。無機粒子35は、白色であることが好ましい。具体的には、無機粒子35は、酸化チタン、酸化ジルコニウム、酸化マグネシウム、炭酸マグネシウム、水酸化マグネシウム、炭酸カルシウム、水酸化カルシウム、珪酸カルシウム、酸化亜鉛、チタン酸バリウム、酸化アルミニウムなどを用いることができる。なかでも、酸化チタンは、水分などに対して比較的安定で且つ高屈折率であり、また熱伝導性にも優れるため、好ましい。
透光性部材40は、電気的絶縁性を有し、発光素子20から出射される光を透過可能(好ましくは透過率70%以上)であればよい。透光性部材40の母材は、具体的には、シリコーン樹脂、シリコーン変性樹脂、シリコーン変成樹脂、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、又はこれらの樹脂を1種以上含むハイブリッド樹脂が挙げられる。ガラスでもよい。なかでも、シリコーン樹脂は、耐熱性や耐光性に優れるため、好ましい。透光性部材40は、その母材中に、充填剤や蛍光体など、種々の機能を持つ粒子が添加されてもよい。充填剤は、拡散剤や着色剤などを用いることができる。具体的には、シリカ、酸化チタン、酸化マグネシウム、炭酸マグネシウム、水酸化マグネシウム、炭酸カルシウム、水酸化カルシウム、珪酸カルシウム、酸化亜鉛、チタン酸バリウム、酸化アルミニウム、酸化鉄、酸化クロム、酸化マンガン、ガラス、カーボンブラックなどが挙げられる。充填剤の粒子の形状は、破砕状でも球状でもよい。また、中空又は多孔質のものでもよい。この他、透光性部材40は、蛍光体45の結晶や焼結体、又は蛍光体45と無機物の結合材との焼結体などを用いてもよい。また、透光性部材40は、その母材中に蛍光体45を含有するものでもよいし、その母材上に塗布や接着等により蛍光体45が設けられたものでもよい。透光性部材40は、平板状や薄膜状に形成することができる。また、透光性部材40は、その上面(表面)を凸面や凹面、凹凸面などにして配光を制御することもできる。なお、透光性部材40は、接着剤を介して発光素子20上に設けられてもよい。
蛍光体45は、発光素子20から出射される一次光の少なくとも一部を吸収して、一次光とは異なる波長の二次光を出射する。具体的には、セリウムで賦活されたイットリウム・アルミニウム・ガーネット(YAG)、セリウムで賦活されたルテチウム・アルミニウム・ガーネット(LAG)、ユウロピウム及び/又はクロムで賦活された窒素含有アルミノ珪酸カルシウム(CaO−Al2O3−SiO2)、ユウロピウムで賦活されたシリケート((Sr,Ba)2SiO4)などが挙げられる。これにより、可視波長の一次光及び二次光の混色光(例えば白色系)を出射する発光装置や、紫外光の一次光に励起されて可視波長の二次光を出射する発光装置とすることができる。
遮光部材50は、発光素子20や蛍光体45から出射される光を遮光可能(好ましくは透過率20%以下)であればよい。遮光部材50は、例えば白色等の光反射性の高いものでもよい。その場合、遮光部材50は、上記被覆部材30と同様の材料により構成することができる。また、遮光部材50は、例えば黒色等の光吸収性の高いものでもよく、その場合には、カーボンブラックなどの黒色顔料を含む上記樹脂やガラスにより構成することができる。なお、遮光部材50は、接着剤を介して透光性部材40上に設けられてもよい。
導電性接着剤60,75は、銀、金、パラジウムなどの導電性ペーストや、錫-ビスマス系、錫-銅系、錫-銀系、金-錫系などの半田、低融点金属などのろう材を用いることができる。
実装部材70は、発光装置100乃至500が実装される部材である。実装部材70は、発光装置100乃至500の外部接続端子部17を、導電性接着剤75により接着可能な装置実装部73を有する。具体的には、実装部材70は、各種の配線基板や回路基板が挙げられる。実装部材70の具体的な材料は、上記の基体10と同様のものを用いることができる。なお、発光装置100乃至500が実装部材70に実装されたものを、例えば「光源装置」と呼称する。
保護素子90は、静電気や高電圧サージから発光素子20を保護するための素子である。具体的には、ツェナーダイオードが挙げられる。
実施例1の発光装置は、図1に示す例の構造を有する、例えば液晶ディスプレイのバックライト光源として利用可能な、側面発光型の発光装置である。
20…発光素子(20a…上面,20b…一端面)
30…被覆部材(30a…上面,30b…一端面、35…無機粒子)
40…透光性部材(40a…上面,40b…一端面、45…蛍光体)
50…遮光部材
60…導電性接着剤(第1の導電性接着剤)
70…実装部材(回路基板)、73…装置実装部、75…導電性接着剤(第2の導電性接着剤)
80…複合基体、81…複合基体の母材、83…複合電極、85…被覆部材形成領域、87…切り欠き、L…分割予定線
90…保護素子
100,200,300,400,500…発光装置
Claims (6)
- 母材と、前記母材上に設けられ、素子実装部及び外部接続端子部を含む電極と、を備える基体と、
前記素子実装部にフリップチップ実装された発光素子と、
前記発光素子に接してその周囲を被覆し前記基体上に設けられた白色の被覆部材と、
前記発光素子の上に設けられる透光性部材と、
を備え、
前記被覆部材の上面は、前記透光性部材の上面より下方に傾斜又は湾曲している、発光装置。 - 前記発光装置は、前記被覆部材に埋められる保護素子を備える、請求項1に記載の発光装置。
- 前記被覆部材の一端面に垂直な方向において前記発光素子を挟む部位の肉厚は、前記一端面側の方がその反対側より小さい、請求項1に記載の発光装置。
- 前記保護素子は、前記被覆部材の肉厚の厚い側に埋められている、請求項3に記載の発光装置。
- 前記電極は、素子実装部と前記外部接続端子部を接続する引き出し配線部を有する、請求項1〜請求項4のいずれか1項に記載の発光装置。
- 前記発光素子は、前記基体の上面において、前記基体の一端面側に片寄って配置されている、請求項1〜請求項5のいずれか1項に記載の発光装置。
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