JP3609365B2 - Semiconductor light emitting device - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体発光素子、半導体発光装置およびその製造方法に関する。より詳しくは、本発明は、蛍光体を励起することにより、高い効率で波長変換された光を外部に取り出すことができる半導体発光素子、半導体発光装置およびその製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
半導体発光素子およびそれを搭載した各種の半導体発光装置は、コンパクト且つ低消費電力であり、信頼性に優れるなどの多くの利点を有し、近年では、種々ので高い発光輝度が要求される室内外の表示板、鉄道/交通信号、車載用灯具などについても広く応用されつつある。
【0003】
これらの半導体発光素子のうちで、窒化ガリウム系半導体を用いた発光素子が最近、注目されている。窒化ガリウム系半導体は、直接遷移型のIII−V族化合物導体であり、比較的短い波長領域において高効率で発光させることができるという特徴を有する。
【0004】
なお、本明細書において「窒化ガリウム系半導体」とは、InAlGa1−x−yN(0≦x,y≦1,x+y≦1)なる化学式において組成比x及びyを零か ら1の範囲で変化させたすべての組成の半導体を含むものとする。例えば、InGaN(x>0、y=0)も「窒化ガリウム系半導体」に含まれるものとする。
【0005】
窒化ガリウム系半導体は、組成x及びyを制御することによってバンドギャップが1.89〜6.2eVまで変化するために、LEDや半導体レーザの材料として有望視されている。特に、青色や紫外線の波長領域で高輝度に発光させることができれば、各種光ディスクの記録容量を倍増させ、表示装置のフルカラー化を可能にすることができる。そこで、InAlGa1−x−yN系半導体を用いた 短波長発光素子は、その初期特性や信頼性の向上に向けて急速に開発が進められている。
【0006】
このような窒化ガリウム系半導体を用いた従来の発光素子の構造を開示した参考文献としては、例えば、Jpn.J.Appl.Phys.、28(1989)p.L2112、Jpn.J.Appl.Phys.、32(1993)p.L8或いは特開平5−291621号公報を挙げることができる。
【0007】
図97は、従来の窒化ガリウム系発光素子の構成を表す概略断面図である。その概略構成について説明すると以下の如くである。すなわち、発光素子100は、サファイア基板112上に積層された半導体の多層構造を有する。サファイア基板112上には、バッファ層114、n型コンタクト層116、n型クラッド層118、発光層120、p型クラッド層122およびp型コンタクト層124がこの順序で形成されている。
【0008】
バッファ層114の材料は、例えばn型のGaNとすることができる。n型コンタクト層116は、n側電極134とのオーミック接触を確保するように高いキャリア濃度を有するn型の半導体層であり、その材料は、例えば、GaNとすることができる。n型クラッド層118およびp型クラッド層122は、それぞれ発光層120に光を閉じこめる役割を有し、発光層よりも低い屈折率を有することが必要とされる。その材料は、例えば、発光層120よりもバッドギャップの大きいAlGaNとすることができる。発光層120は、発光素子に電流として注入された電荷が再結合することにより発光を生ずる半導体層である。その材料としては、例えば、アンドープのInGaNを用いることができる。p型コンタクト層124は、p側電極とのオーミック接触を確保するように高いキャリア濃度を有するp型の半導体層であり、その材料は、例えば、GaNとすることができる。
【0009】
p型コンタクト層124の上には、p側電極層126が堆積されている。
また、n型コンタクト層118の上には、n側電極層134が堆積されている。
【0010】
p型コンタクト層124の上の一部分には、電流阻止層130が形成されている。電流阻止層130の上にはAuからなるボンディング・パッド132が堆積され、その一部分はp側電極126と接触している。ボンディング・パッド132には、駆動電流を素子に供給するための図示しないワイアがボンディングされる。
【0011】
電流阻止層130は、Au電極132の下部で発光が生ずるのを抑制する役割を有する。すなわち、発光素子100では、発光層120で生じた発光を電極層126を透過させて上方に取り出すようにされている。しかし、ボンディング・パッド132では電極の厚さが厚いために光を透過させることができない。そこで、電流阻止層130を設けることにより、ボンディング・パッド132の下に駆動電流が注入されないようにして、無駄な発光を抑制するようにしている。
【0012】
また、n側電極層134の上にもボンディング・パッド132が積層されている。ボンディング・パッド132は、Auを厚く堆積することにより形成することができる。さらに、ボンディング・パッド132以外の表面部分は、酸化シリコン層145により覆われている。
【0013】
以上説明した発光素子100は、リードフレームや実装基板などの図示しないマウント部材に対して、基板112の裏面側が接着され、ボンディング・パッド132にそれぞれワイアがボンディングされて、駆動電流が供給される。
【0014】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、図97に示したような従来の発光発光装置では、半導体発光素子からの発光を直接外部に取り出す構造であるために、以下に列挙するような問題があった。
【0015】
まず第1に、発光素子の構造のばらつきにより、発光波長が素子ごとにばらつくという問題があった。すなわち、半導体発光素子は、同一の条件で製造しても、不純物の混入量や各層厚などがばらつくことによって、その発光波長がばらつく傾向を有する。
【0016】
第2に、駆動電流によって、発光波長が変化するという問題があった。すなわち、半導体発光素子に供給する電流量に応じて、その発光波長が変動することがあり、発光輝度と発光波長とを独立して制御することが困難であるという問題があった。
【0017】
第3に、温度によって、発光波長が変化するという問題があった。すなわち、半導体発光素子の特に発光層部分の温度が変化すると、発光層の実効的なバンドギャップも変化するために、発光波長が変動するという問題があった。
【0018】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものである。すなわち、本発明は、発光波長が極めて安定な半導体発光装置を提供することを目的とする。
【0019】
【課題を解決するための手段】
本発明の半導体発光装置は、第1の電極と、第2の電極と、を有し、電流注入により発光層から紫外光を放射し、前記紫外光により励起されて青色光を放射する青色発光蛍光体と、前記紫外光により励起されて緑色光を放射する緑色発光蛍光体と、前記紫外光により励起されて赤色光を放射する赤色発光蛍光体と、を含有する半導体発光素子と、前記第1の電極と電気的に接続された第1のリードと、前記第2の電極と電気的に接続された第2のリードと、を備え、前記青色発光蛍光体と、前記緑色発光蛍光体と、前記赤色発光蛍光体と、の割合が、前記青色光と、前記緑色光と、前記赤色光との混ぜ合わせにより白色発光となるように設定されていることを特徴とする。
【0020】
また、本発明の半導体発光装置は、第1の電極と、第2の電極と、を有し、電流注入により発光層から紫外光を放射し、前記紫外光により励起されて青色光を放射する青色発光蛍光体と、前記紫外光により励起されて緑色光を放射する緑色発光蛍光体と、前記紫外光により励起されて赤色光を放射する赤色発光蛍光体と、が表面に堆積された半導体発光素子と、前記第1の電極と電気的に接続された第1のリードと、前記第2の電極と電気的に接続された第2のリードと、を備え、前記青色発光蛍光体と、前記緑色発光蛍光体と、前記赤色発光蛍光体と、の割合が、前記青色光と、前記緑色光と、前記赤色光との混ぜ合わせにより白色発光となるように設定されていることを特徴とする。
【0021】
また、本発明の半導体発光装置は、第1の電極と、第2の電極と、を有し、電流注入により発光層から紫外光を放射する半導体発光素子と、前記第1の電極と電気的に接続された第1のリードと、前記第2の電極と電気的に接続された第2のリードと、前記半導体発光素子を包み込むように設けられ、内部に空洞を有し、内壁面に、前記紫外光により励起されて青色光を放射する青色発光蛍光体と、前記紫外光により励起されて緑色光を放射する緑色発光蛍光体と、前記紫外光により励起されて赤色光を放射する赤色発光蛍光体と、が堆積された封止樹脂と、を備え、前記青色発光蛍光体と、前記緑色発光蛍光体と、前記赤色発光蛍光体と、の割合が、前記青色光と、前記緑色光と、前記赤色光との混ぜ合わせにより白色発光となるように設定されていることを特徴とする。
【0022】
また、本発明の半導体発光装置は、第1の電極と、第2の電極と、を有し、電流注入により発光層から紫外光を放射する半導体発光素子と、前記第1の電極と電気的に接続された第1のリードと、前記第2の電極と電気的に接続された第2のリードと、前記紫外光により励起されて青色光を放射する青色発光蛍光体と、前記紫外光により励起されて緑色光を放射する緑色発光蛍光体と、前記紫外光により励起されて赤色光を放射する赤色発光蛍光体と、が混入され前記半導体発光素子を包み込むように設けられたディッピング樹脂と、前記ディッピング樹脂および前記半導体発光素子を包み込むように設けられた封止樹脂と、を備え、前記青色発光蛍光体と、前記緑色発光蛍光体と、前記赤色発光蛍光体と、の混入割合が、前記青色光と、前記緑色光と、前記赤色光との混ぜ合わせにより白色発光となるように設定されていることを特徴とする。
【0023】
また、本発明の半導体発光装置は、第1の電極と、第2の電極と、を有し、電流注入により発光層から紫外光を放射する半導体発光素子と、前記第1の電極と電気的に接続された第1のリードと、前記第2の電極と電気的に接続された第2のリードと、前記紫外光により励起されて青色光を放射する青色発光蛍光体と、前記紫外光により励起されて緑色光を放射する緑色発光蛍光体と、前記紫外光により励起されて赤色光を放射する赤色発光蛍光体と、が表面に堆積され、前記半導体発光素子を包み込むように設けられたディッピング樹脂と、前記ディッピング樹脂および前記半導体発光素子を包み込むように設けられた封止樹脂と、を備え、前記青色発光蛍光体と、前記緑色発光蛍光体と、前記赤色発光蛍光体と、の混入割合が、前記青色光と、前記緑色光と、前記赤色光との混ぜ合わせにより白色発光となるように設定されていることを特徴とする。
【0024】
また、本発明の半導体発光装置は、紫外光により励起されて青色光を放射する青色発光蛍光体と、紫外光により励起されて緑色光を放射する緑色発光蛍光体と、紫外光により励起されて赤色光を放射する赤色発光蛍光体と、が含有された実装部材と、前記実装部材上にマウントされ、第1の電極と、第2の電極と、を有し、電流注入により発光層から紫外光を放射する半導体発光素子と、前記第1の電極と電気的に接続された第1のリードと、前記第2の電極と電気的に接続された第2のリードと、を備え、前記青色発光蛍光体と、前記緑色発光蛍光体と、前記赤色発光蛍光体と、の混入割合が、前記青色光と、前記緑色光と、前記赤色光との混ぜ合わせにより白色発光となるように設定されていることを特徴とする。
【0025】
また、本発明の半導体発光装置は、実装部材と、前記実装部材上に、マウントされ、第1の電極と、第2の電極と、を有し、電流注入により発光層から紫外光を放射する半導体発光素子と、前記半導体発光素子を前記実装部材に接着し、紫外光により励起されて青色光を放射する青色発光蛍光体と、紫外光により励起されて緑色光を放射する緑色発光蛍光体と、紫外光により励起されて赤色光を放射する赤色発光蛍光体と、が含有された接着剤と、前記第1の電極と電気的に接続された第1のリードと、前記第2の電極と電気的に接続された第2のリードと、を備え、前記青色発光蛍光体と、前記緑色発光蛍光体と、前記赤色発光蛍光体と、の混入割合が、前記青色光と、前記緑色光と、前記赤色光との混ぜ合わせにより白色発光となるように設定されていることを特徴とする。
【0026】
また、本発明の半導体発光装置は、光反射面を有し、前記光反射面上に、紫外光により励起されて青色光を放射する青色発光蛍光体と、紫外光により励起されて緑色光を放射する緑色発光蛍光体と、紫外光により励起されて赤色光を放射する赤色発光蛍光体と、が堆積された実装部材と、前記実装部材の前記光反射面上にマウントされ、第1の電極と、第2の電極と、を有し、電流注入により発光層から紫外光を放射する半導体発光素子と、前記第1の電極と電気的に接続された第1のリードと、前記第2の電極と電気的に接続された第2のリードと、を備え、前記青色発光蛍光体と、前記緑色発光蛍光体と、前記赤色発光蛍光体と、の混入割合が、前記青色光と、前記緑色光と、前記赤色光との混ぜ合わせにより白色発光となるように設定されていることを特徴とする。
【0027】
【発明の実施の形態】
本発明は、波長変換機能を有する蛍光物質を半導体発光素子の内部、表面、または、半導体発光装置の樹脂部分または、その他の外囲器の表面または内部に適宜、混合、堆積、または配置することによって、半導体発光素子からの発光を波長変換し、外部に取り出すことができる半導体発光装置を提供するものである。
【0028】
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。
まず、本発明の第1の実施の形態として、蛍光物質を含有させた半導体発光素子について具体例を挙げて説明する。
【0029】
図1は、本発明による第1の半導体発光素子の概略構成を表す断面図である。すなわち、本発明による半導体発光素子10は、窒化ガリウム系半導体発光素子であり、サファイア基板12上に積層された層構造を有する。サファイア基板12上には、バッファ層14、n型コンタクト層16、n型クラッド層18、発光層20、p型クラッド層22およびp型コンタクト層24がこの順序で形成されている。
【0030】
バッファ層14の材料は、例えばn型のGaNとすることができる。n型コンタクト層16は、n側電極34とのオーミック接触を確保するように高いキャリア濃度を有するn型の半導体層であり、その材料は、例えば、GaNとすることができる。n型クラッド層18およびp型クラッド層22は、それぞれ発光層20に光を閉じこめる役割を有し、発光層よりも低い屈折率を有することが必要とされる。その材料は、例えば、発光層20よりもバッドギャップの大きいAlGaNとすることができる。発光層20は、発光素子に電流として注入された電荷が再結合することにより発光を生ずる半導体層である。その材料としては、例えば、アンドープのInGaNを用いることができる。p型コンタクト層24は、p側電極とのオーミック接触を確保するように高いキャリア濃度を有するp型の半導体層であり、その材料は、例えば、GaNとすることができる。
【0031】
p型コンタクト層24の上には、p側電極層26が堆積されている。p側電極層26は、例えば、金などの金属材料を透光性を有するように薄く堆積することにより形成することができる。または、p側電極層26は、インジウム錫酸化物(ITO)などの透光性導電膜により形成しても良い。
また、n型コンタクト層16の上には、n側電極層34が堆積されている。
【0032】
p型コンタクト層24の上の一部分には、電流阻止層30が形成されている。電流阻止層30の上にはAuからなるボンディング・パッド32が堆積され、その一部分はp側電極26と接触している。ボンディング・パッド32には、駆動電流を素子に供給するための図示しないワイアがボンディングされる。
【0033】
電流阻止層30は、Au電極32の下部で発光が生ずるのを抑制する役割を有する。すなわち、発光素子10では、発光層20で生じた発光を電極層26を透過させて上方に取り出すようにされている。しかし、ボンディング・パッド32では電極の厚さが厚いために光を透過させることができない。そこで、電流阻止層30を設けることにより、ボンディング・パッド32の下に駆動電流が注入されないようにして、無駄な発光を抑制するようにしている。
【0034】
また、n側電極層34の上にもボンディング・パッド32が積層されている。ボンディング・パッド32は、Auを厚く堆積することにより形成することができる。さらに、ボンディング・パッド32以外の表面部分は、酸化シリコン層45により覆われている。
【0035】
本発明においては、このような半導体発光素子10の少なくともいずれかの部分に蛍光物質を含有させ、あるいは堆積する。紫外線領域の光で効率良く励起される蛍光体としては、例えば、赤色の発光を生ずるものとしては、YS:Eu、青色の発光を生ずるものとしては、(Sr、Ca、Ba、Eu)10(PO・Cl、緑色の発光を生ずるものとしては、3(Ba、Mg、Eu、Mn)O・8Alなどを挙げることができる。これらの蛍光物質を適当な割合で混合すれば、可視光領域の殆どすべての色調を表現することができる。
【0036】
また、これらの蛍光物質は、340〜380nmの波長帯において吸収ピークを有する。従って、これらの蛍光物質により効率的に波長変換を行うためには、発光層20が380nm以下の波長帯の紫外線を放出するようにすることが望ましい。
【0037】
半導体発光素子に蛍光物質を含有させる箇所としては、まず、p側電極層26を挙げることができる。次に、酸化シリコン層45あるいは電流阻止層30を挙げることができる。また、各半導体層14〜24のうちの少なくともいずれかの層を挙げることができる。さらに、基板12を挙げることができる。
【0038】
蛍光物質をp側電極26に含有させる方法としては、例えば、スパッタリング法や蒸着法を挙げることができる。すなわち、これらの方法により電極26を形成するに際して、蛍光物質も同時に添加することにより、含有させることができる。酸化シリコン膜45に対しても同様の方法によって蛍光物質を含有させることができる。あるいは、CVD法によって、蛍光物質を添加しても良い。
【0039】
また、蛍光物質を半導体層14〜24のいずれかに含有させる方法としては、例えば、結晶成長工程において、蛍光物質を同時に添加する方法や、結晶成長後に、例えばイオン注入法により蛍光物質を半導体結晶中に打ち込む方法を挙げることができる。基板12に対しても同様の方法によって、蛍光物質を添加することができる。
【0040】
一方、半導体発光素子10の層間や表面に蛍光物質を堆積しても良い。すなわち、基板12〜p型コンタクト層24の間のいずれかの層間や、半導体層と酸化シリコン層45との間、半導体層と電極26或いは34との間、酸化シリコン層45の表面、電極26或いは34の表面などに堆積しても良い。このような蛍光物質の堆積の方法としては、例えば、電子ビーム蒸着法、スパッタリング法、塗布法などを挙げることができる。また、例えば、p型コンタクト層24の上に蛍光物質を絶縁膜として形成し、電流ブロック層としての効果を得ることもできる。
【0041】
また、発光素子の表面に蛍光物質を堆積する方法としては、例えば、蛍光体を溶媒に分散させ、発光素子の表面に塗布し、乾燥させる方法を挙げることができる。ここで、蛍光体を分散させる溶媒としては、例えば、珪酸アルカリ溶液、珪酸コロイド水溶液、燐酸塩水溶液、珪酸化合物溶解有機溶剤、ゴム配合有機溶剤、天然系グルー水溶液などを挙げることができる。また、これらの溶媒に蛍光体を分散させて発光素子の表面に塗布する方法の他に、例えば、これらの溶媒を発光素子の表面に塗布し、その上から蛍光体をふりかける、あるいは吹き付けることによっても、蛍光体層を堆積することができる。
【0042】
本発明によれば、このように、半導体発光素子のいずれかの箇所に蛍光物質を含有させ、あるいは堆積することによって、半導体発光素子から放出された光をより長波長の光に変換して、外部に供給することができる。
【0043】
例えば、発光素子の発光層20が、GaNからなる場合には、得られる発光波長は、発光波長が360〜380ナノメータの紫外線領域の光であり、この紫外線領域の光を蛍光物質で波長変換して、所定の可視光あるいは赤外線領域の光として外部に取り出すことができる。
【0044】
また、発光層20が、InGaNからなる場合には、そのインジウムの組成に応じて、例えば、青色の発光を得ることもできる。この場合にも、この青色領域の発光を受けて波長変換し、より長波長の光を放出する蛍光物質を用いることによって、本発明による半導体発光素子を構成することができる。このような蛍光物質としては、前述した無機蛍光体の他に有機蛍光体を挙げることができる。有機蛍光体としては、例えば、赤色の発光を生ずるものとしては、rhodamine B、緑色の発光を生ずるものとしては、brilliantsulfoflavine FFなどを挙げることができる。
【0045】
本発明によれば、半導体発光素子の発光層からの発光を直接取り出すことがなく、蛍光物質により波長変換することとしているので、前述したような、素子の製造パラメータのばらつき、駆動電流、温度などに依存して、波長が変動するという問題を解消することができる。すなわち、本発明によれば、発光素子の発光輝度と発光波長とを独立して制御することができるようになる。
【0046】
また、本発明によれば、前述したような蛍光物質を適宜組み合わせることによって、容易に複数の発光波長を得ることができる。例えば、赤(R)、緑(G)、青(B)の蛍光物質を適宜混合して、発光素子に含有させれば、白色光の発光を容易に得ることができる。
【0047】
なお、図1に示した例においては、基板12としてサファイアを用いた窒化ガリウム系半導体発光素子を例に挙げて説明したが、これ以外にも、例えば、SiCやGaN、スピネル、ZnO、シリコン、GaAsなど、種々の基板を用いた窒化ガリウム系半導体発光素子について、本発明は同様に適用することができる。
【0048】
さらに、その構造についても、例示したダブルヘテロ構造に限定されず、この他にも、例えば、シングルヘテロ構造や、多重量子井戸型構造など、種々の構造の半導体発光素子について、本発明は同様に適用することができる。
【0049】
次に、本発明による第2の半導体発光素子について説明する。
図2は、本発明による第2の半導体発光素子の概略構成を表す断面図である。すなわち、本発明による半導体発光素子50は、ZnSe系半導体発光素子であり、基板52上に積層された層構造を有する。すなわち、GaAs基板52上には、バッファ層54、n型クラッド層58、発光層60、p型クラッド層62および光透過性導電膜64がこの順序で形成されている。
【0050】
バッファ層54の材料は、例えばn型のZnSeとすることができる。n型クラッド層58およびp型クラッド層62は、それぞれ発光層60に光を閉じこめる役割を有し、発光層よりも低い屈折率を有することが必要とされる。その材料は、例えば、発光層60よりもバンドギャップの大きいZnSSeとすることができる。発光層60は、発光素子に電流として注入された電荷が再結合することにより発光を生ずる半導体層である。その材料としては、例えば、アンドープのZnSeを用いることができる。光透過性導電膜64は、光透過率が高い導電性の膜であり、例えば、酸化インジウム・スズ(ITO)により形成することができる。
【0051】
光透過性導電膜64の上には、p側電極66が堆積されている。p側電極66は、例えば、金などの金属材料を堆積することにより形成することができる。また、基板52の裏面には、n側電極68が形成されている。さらに、素子の表面は、酸化シリコンなどの保護膜70により適宜覆われている。
【0052】
図2に示した半導体発光素子50においても、前述した発光素子と同様に、いずれかの箇所に蛍光物質を含有させ、あるいは堆積することによって、発光層60からの光を波長変換して外部に取り出すことができるようにされている。
【0053】
すなわち、ZnSe系半導体発光素子50においては、発光層60から、青色領域ないし青紫色領域の波長を有する光が得られる。この青色光を蛍光物質により、波長変換して、より長波長の可視光あるいは赤外線を外部に取り出すことができる。
【0054】
半導体発光素子50に蛍光物質を含有させる箇所も、前述の発光素子10と同様に種々の箇所を挙げることができる。すなわち、まず、p側電極層66を挙げることができる。次に、光透過性導電膜64を挙げることができる。さらに、保護膜70を挙げることができる。また、各半導体層54〜62のうちの少なくともいずれかの層を挙げることができる。さらに、基板52を挙げることができる。
【0055】
蛍光物質をp側電極66や光透過性導電膜64に含有させる方法としては、例えば、スパッタリング法や蒸着法を挙げることができる。すなわち、これらの方法により電極66や導電膜64を形成するに際して、蛍光物質も同時に添加することにより、含有させることができる。保護膜70に対しても同様の方法によって蛍光物質を含有させることができる。あるいは、CVD法によって、蛍光物質を添加しても良い。
【0056】
また、蛍光物質を半導体層54〜62のいずれかに含有させる方法としては、例えば、結晶成長工程において、蛍光物質を同時に添加する方法や、結晶成長後に、例えばイオン注入法により蛍光物質を半導体結晶中に打ち込む方法を挙げることができる。基板52に対しても同様の方法によって、蛍光物質を添加することができる。
【0057】
一方、半導体発光素子50の層間や表面に蛍光物質を堆積しても良い。すなわち、基板52〜光透過性導電膜64の間のいずれかの層間や、保護膜70との間、半導体層と電極66或いは68との間、保護膜70の表面、電極66或いは68の表面などに堆積しても良い。このような蛍光物質の堆積の方法としては、例えば、電子ビーム蒸着法、スパッタリング法、塗布法などを挙げることができる。また、例えば、光透過性導電膜64の上に蛍光物質を絶縁膜として形成し、電流ブロック層としての効果を得ることもできる。
【0058】
本発明によれば、このように、半導体発光素子のいずれかの箇所に蛍光物質を含有させ、あるいは堆積することによって、半導体発光素子から放出された光をより長波長の光に変換して、外部に供給することができる。
【0059】
また、図2においては、ZnSe系半導体発光素子を例に挙げて説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。すなわち、本発明は、この他にも、SiC系、ZnS系、BN系などの種々の半導体発光素子について同様に適用することができる。すなわち、これらの半導体発光素子も、青色などの短波長領域において高い効率で発光させることが可能であり、この短波長領域の光を蛍光物質で波長変換して、可視光または赤外線を外部に取り出すことができるようになる。
【0060】
次に、本発明の第2の実施の形態として、前述したような本発明による半導体発光素子を搭載した発光装置について、13例の具体例を挙げて説明する。
【0061】
図3は、本実施形態に係る第1の半導体発光装置を表す断面模式図である。同図に表した半導体発光装置100Aは、いわゆる「リード・フレーム・タイプ」の「LEDランプ」と称されるものである。すなわち、半導体発光素子10または50は、リード・フレーム110のカップの底部にマウントされている。そして、発光素子のp側電極およびn側電極は、それぞれ、リード・フレーム110および120に対して、ワイア130、130により接続されている。さらに、リード・フレームの先端部は、樹脂140によりモールドされ保護されている。
【0062】
本発明によれば、半導体発光素子10または50に蛍光物質が含まれているので、発光装置の組立に際して、蛍光物質を含まない一般的な発光装置と全く同一の工程により組立てることができる。また、封止樹脂内に蛍光物質を含まないために、温度変化に対する耐久性が劣化することがない。従って、樹脂内に蛍光物質を含有した発光装置と比較して、信頼性を改善することができる。さらに、発光素子の発光層の発光波長が380nm以下の紫外線であるような場合でも、発光素子の外部に光が取り出される前に蛍光物質により波長が長波長側に変換されるため、紫外線による封止樹脂やその他の実装部材などに対するダメージを解消することができる。また、半導体発光素子として、半導体レーザを用いた場合にも、組立工程において蛍光物質を塗布するプロセスを省略することができるので、同様に生産性や信頼性を向上することができる。また、蛍光物質を含有した樹脂充填用のカップ状外囲器を設ける必要もなく、生産性が飛躍的に向上する。
【0063】
次に、図1あるいは図2に示した半導体発光素子を搭載した半導体発光装置の変型例について説明する。
図4は、本実施形態に係る第2の半導体発光装置を表す一部断面模式図である。同図に表した半導体発光装置200Aは、いわゆる「ステム・タイプ」の「LEDランプ」と称されるものである。ここで、ステム210は、リード・ピン222と226とが、絶縁性部材220によりモールド固定された構成を有する。この絶縁性部材220としては、例えば、セラミクスや樹脂などを用いることができる。リード・ピン222と226とは、それぞれ外部にのびたアウター・リード224、228を有する。半導体発光素子10または50は、リードピン222の頂部にマウントされている。そして、発光素子の一方の電極は、リード・ピン226に対して、ワイア230により接続されている。さらに、発光素子は、樹脂240によりモールドされ保護されている。
【0064】
図4に示したようなステム・タイプのLEDランプにおいても、本発明による半導体発光素子10または50を搭載することによって、図3に関して前述したような種々の効果を同様に得ることができる。
【0065】
図5は、本実施形態に係る第3の半導体発光装置を表す断面模式図である。同図に表した半導体発光装置250Aは、いわゆる「基板タイプ」の「表面実装(SMD)ランプ」と称されるものである。すなわち、SMDランプ250Aにおいては、基板260の表面に電極パターン272、274が形成され、この一方に、本発明による半導体発光素子10または50がマウントされている。ここで、基板260の材質としては、例えば、エポキシなどの樹脂、あるいは、アルミナやガラスなどのセラミクスなどを挙げることができる。半導体発光素子の電極は、ワイア280によって電極パターン274に接続されている。そして、発光素子は、樹脂290によりモールドされ保護されている。
【0066】
図5に示したような基板タイプのSMDランプ250Aにおいても、本発明による半導体発光素子10または50を搭載することによって、図3に関して前述したような種々の効果を同様に得ることができる。
【0067】
図6は、本実施形態に係る第4の半導体発光装置を表す断面模式図である。同図に表した半導体発光装置300Aは、いわゆる「リード・フレーム・タイプ」の「表面実装(SMD)ランプ」と称されるものである。すなわち、SMDランプ300Aにおいては、リード・フレーム310に、本発明による半導体発光素子10または50がマウントされている。ここで、リード・フレーム310の材質としては、例えば、金メッキされた銅などの金属材料を挙げることができる。半導体発光素子の電極は、ワイア330によってリード・フレーム310の電極端子に接続されている。そして、発光素子は、樹脂340によりモールドされ保護されている。
【0068】
図6に示したようなリード・フレーム・タイプのSMDランプ300Aにおいても、本発明による半導体発光素子10または50を搭載することによって、図3に関して前述したような種々の効果を同様に得ることができる。
【0069】
図7は、本実施形態に係る第5の半導体発光装置を表す断面模式図である。同図に表した半導体発光装置350Aは、いわゆる「面発光型」と称される半導体発光装置である。すなわち、面発光型装置350Aにおいては、リード・フレーム360、362に、本発明による半導体発光素子10または50がそれぞれマウントされている。それぞれの半導体発光素子は、ワイア380、380、・・・により、リード・フレームに接続されている。そして、それぞれの半導体発光素子は、反射板370のカップ部の内部において、樹脂390によりモールドされている。
【0070】
それぞれの半導体発光素子から出射した光は、反射板370により反射されて、面状の光となり、外部に取り出すことができる。
【0071】
図7に示したような面発光型の半導体発光装置350Aにおいても、本発明による半導体発光素子10または50を搭載することによって、図3に関して前述したような種々の効果を同様に得ることができる。
【0072】
図8は、本実施形態に係る第6の半導体発光装置を表す断面模式図である。同図に表した半導体発光装置400Aは、いわゆる「ドーム型」と称される半導体発光装置である。すなわち、ドーム型装置400Aにおいては、リード・フレーム410に、本発明による半導体発光素子10または50が複数個、例えば5〜10個程度、円周上にマウントされている。それぞれの半導体発光素子は、図示しないワイアよりリード・フレーム410の所定の端子に接続されている。そして、それぞれの半導体発光素子は、封止樹脂440によりモールドされている。
【0073】
このようなドーム型半導体発光装置400Aは、多数の半導体発光素子を搭載しているので、輝度が高く、また均一な光を取り出すことができるという利点を有する。
【0074】
図8に示したようなドーム型半導体発光装置400Aにおいても、本発明による半導体発光素子10または50を搭載することによって、図3に関して前述したような種々の効果を同様に得ることができる。
【0075】
図9は、本実施形態に係る第7の半導体発光装置を表す模式図である。すなわち、同図(a)に平面図、同図(b)に断面図として表した半導体発光装置450Aは、いわゆる「メータ指針型」と称される半導体発光装置である。このようなメータ指針型半導体発光装置450Aは、自発光型の指針として、例えば、自動車のスピード・メータに用いられる。本発明によるメータ指針型装置450Aにおいては、所定の基板あるいはリード・フレーム460の上に、本発明による半導体発光素子10または50が複数個、例えば5〜20個程度、所定の間隔をおいてマウントされている。それぞれの半導体発光素子は、図示しないワイアにより、所定の端子に接続されている。そして、それぞれの半導体発光素子は、封止樹脂490によりモールドされている。また、このメータ指針型装置450Aは、取り付けフランジ466により、例えばスピード・メータの軸に取り付けられるようにされている。
【0076】
このようなメータ指針型半導体発光装置450Aは、小型で軽量であり、多数の半導体発光素子を搭載しているので、輝度が高く、また均一な光を取り出すことができるという利点を有する。
【0077】
図9に示したようなメータ指針型半導体発光装置450Aにおいても、本発明による半導体発光素子10または50を搭載することによって、図3に関して前述したような種々の効果を同様に得ることができる。
【0078】
また、異なる発光色を有する半導体発光素子を並べることにより、指針上に発光色の分布を設けることも容易となる。このような場合においても、本発明によれば、用いる半導体発光素子に含有させる蛍光体の種類を変えるだけで済み、半導体素子の材料や構造は同一とすることができるので、駆動電流や、供給電圧は、共通にすることができるという利点も生ずる。
【0079】
図10は、本実施形態に係る第8の半導体発光装置を表す模式図である。同図に表した半導体発光装置500Aは、いわゆる「7セグメント型」と称される半導体発光装置であり、この中でも特に「基板タイプ」と称されるものを表したものである。7セグメント型発光装置とは数字を表示する発光装置であり、同図(a)はその全体斜視図、同図(b)はその一部透視斜視図である。また、「基板タイプ」には、同図(c)に断面図で示した「中空タイプ」と、同図(d)に断面図で示した「樹脂封止タイプ」とがある。いずれのタイプも基板510の上に半導体発光素子10または50がマウントされた型式のものである。「中空タイプ」は、半導体発光素子の周囲が中空であり、「樹脂封止タイプ」は、半導体発光素子の周囲が樹脂540で封止されている。
【0080】
いずれの装置においても、半導体発光素子10または50の電極は、ワイア530によって所定の端子に接続されている。また、半導体発光素子から放出された光は、反射板520により反射され、外部に取り出すことができる。また、光の取り出し部には、必要に応じて、カラーフィルタ544や光拡散フィルム548などを設けても良い。
【0081】
図10に示したような7セグメント型半導体発光装置500Aにおいても、本発明による半導体発光素子10または50を搭載することによって、図3に関して前述したような種々の効果を同様に得ることができる。
【0082】
図11は、本実施形態に係る第9の半導体発光装置を表す模式図である。同図に表した半導体発光装置550Aも、いわゆる「7セグメント型」と称される半導体発光装置であり、この中でも特に「リード・フレーム・タイプ」と称されるものの要部断面を表したものである。すなわち、本発明による半導体発光層10または50は、リード・フレーム560にマウントされ、ワイア580により所定の配線が施されている。また、半導体発光素子は、樹脂590によって封止されている。半導体発光素子から放出された光は、反射板570により反射され、外部に取り出すことができる。
【0083】
図11に示したような7セグメント型半導体発光装置550Aにおいても、本発明による半導体発光素子10または50を搭載することによって、図3に関して前述したような種々の効果を同様に得ることができる。
【0084】
図12は、本実施形態に係る第10の半導体発光装置を表す模式図である。すなわち、同図(a)に平面図、同図(b)に断面図として表した半導体発光装置600Aは、いわゆる「レベル・メータ型」と称される半導体発光装置である。このようなレベル・メータ型装置600Aは、例えば、自動車のスピードやエンジン回転数を表示するレベル・メータとして用いられる。本発明によるレベル・メータ型装置600Aにおいては、取り付けフランジ602に固定された所定の基板あるいはリード・フレーム610の上に、本発明による半導体発光素子10または50が複数個、例えば10〜30個程度、所定の間隔をおいてマウントされている。ここで、多くの場合には、点灯させる発光素子の位置に応じて発光色が段階的あるいは連続的に変化するように、順次異なる発光色を有する半導体発光素子がマウントされる。それぞれの半導体発光素子は、図示しないワイアにより所定の端子に接続されている。そして、それぞれの半導体発光素子は、樹脂640によりモールドされている。
【0085】
図12に示したようなレベル・メータ型半導体発光装置600Aにおいても、本明による半導体発光素子10または50を搭載することによって、図3に関して前述したような種々の効果を同様に得ることができる。
【0086】
また、このようなレベル・メータ型半導体発光装置においては、異なる発光色を有する半導体発光素子を並べる必要が多いが、本発明によれば、発光色の変更は、半導体発光素子に含有させる蛍光体の種類を変えるだけで済み、半導体素子の材料や構造は同一とすることができるので、駆動電流や、供給電圧、あるいは素子のサイズなどは、共通にすることができるという利点も生ずる。
【0087】
図13は、本実施形態に係る第11の半導体発光装置を表す模式図である。すなわち、同図(a)に斜視図、同図(b)に要部断面図として表した半導体発光装置650Aは、いわゆる「マトリクス型」と称される半導体発光装置である。このようなマトリクス型装置650Aは、同図(a)に示したように、半導体発光素子がそれぞれ配置されている発光部652が縦横マトリクス状に配置されたものであり、かな、数字、漢字、記号、あるいはその他の図形などを表示することができる。
【0088】
本発明によるマトリクス型発光装置650Aは、図13(b)に断面図に表したように、基板660の上に本発明による半導体発光素子10または50がマウントされ、図示しないワイアにより所定の端子に接続されている。また、半導体発光素子は、樹脂690により封止されている。半導体発光素子から放出された光は、反射板670により反射され、外部に取り出すことができる。また、必要に応じて、カラーフィルタ692や光拡散フィルム694を設けることもできる。
【0089】
図13に示したようなマトリクス型半導体発光装置650Aにおいても、本明による半導体発光素子10または50を搭載することによって、図3に関して前述したような種々の効果を同様に得ることができる。
【0090】
また、このようなマトリクス型半導体発光装置において、異なる発光色を有する半導体発光素子を並べる必要がある場合にも、本発明によれば、発光色の変更は、半導体発光素子に含有させる蛍光体の種類を変えるだけで済み、半導体素子の材料や構造は同一とすることができるので、駆動電流や、供給電圧、あるいは素子のサイズなどは、共通にすることができるという利点も生ずる。さらに、同一色間において色のばらつきが少ないという利点も生ずる。
【0091】
図14は、本実施形態に係る第12の半導体発光装置を表す模式図である。同図に組立図として表した半導体発光装置700Aは、いわゆる「アレイ型」と称される半導体発光装置であり、例えばファックス(FAX)やスキャナなどの光源部に使用される。このようなアレイ型装置700Aは、基板720の上にレール状の反射板722が設けられ、その間に本発明による半導体発光素子10または50が直線状に配置されている。それぞれの半導体発光素子の間には、仕切板724が設けられている。また、発光素子の上には、ロッド・レンズ740が配置され、それぞれの発光素子からの光を集光して外部に取り出すことができるようにされている。
【0092】
図14に示したようなアレイ型半導体発光装置700Aにおいても、本明による半導体発光素子10または50を搭載することによって、図3に関して前述したような種々の効果を同様に得ることができる。また、同一色の間での色のばらつきが少ないという利点も生ずる。
【0093】
また、このようなアレイ型半導体発光装置において、異なる発光色を有する半導体発光素子を並べる必要がある場合にも、本発明によれば、発光色の変更は、半導体発光素子に含有させる蛍光体の種類を変えるだけで済み、半導体素子の材料や構造は同一とすることができるので、駆動電流や、供給電圧、あるいは素子のサイズなどは、共通にすることができるという利点も生ずる。
【0094】
図15は、本実施形態に係る第13の半導体発光装置を表す模式図である。同図に断面図として表した半導体発光装置750Aは、いわゆる「キャン型レーザ」と称される半導体発光装置である。このようなキャン型レーザ750Aにおいては、ステム770の先端部に、本発明による半導体発光素子10または50が直線状に配置されている。ここで、半導体発光素子10または50は、レーザ素子である。半導体発光素子の背面側には、モニタ用の受光素子775が配置され、半導体発光素子10または50の光出力をモニタできるようにされている。また、ステム770の頭部は、キャン790により封止され、レーザ光は取り出し窓792を介して、外部に取り出すことができるようにされている。
【0095】
図15に示したようなキャン型レーザ半導体発光装置750Aにおいても、本明による半導体発光素子10または50を搭載することによって、図3に関して前述したような種々の効果を同様に得ることができる。
【0096】
以上、本発明の第1の実施形態として蛍光体を適宜含有させた半導体発光素子と、本発明の第2の実施形態としてこのような半導体発光素子を搭載した半導体発光装置とについて、それぞれ具体例を例示しつつ説明した。
次に、本発明の第3の実施の形態について説明する。
本実施形態においては、半導体発光素子を実装部材にマウントした後に、蛍光物質を所定の方法により堆積する。
図16は、本実施形態による半導体発光装置を例示する模式図である。
すなわち、同図の半導体発光装置100Bは、リード・フレーム・タイプのLEDランプである。本実施形態においては、リード・フレーム110に、半導体発光素子990をマウントし、しかる後に、半導体発光素子990の表面に蛍光物質を堆積させて、蛍光体層FLを形成する。
【0097】
ここで、半導体発光素子990としては、蛍光物質を含有しているものである必要はない。しかし、通常得られる多くの蛍光物質において高い波長変換効率を得るためには、青色若しくはそれよりも波長が短い紫外線領域において、高い輝度を有する半導体発光素子であることが望ましい。このような半導体発光素子としては、例えば、図1や図2に関して説明したような、GaN系、ZnSe系、SiC系、ZnS系、BN系などの半導体材料を発光層に用いた発光素子を挙げることができる。
【0098】
蛍光物質の堆積の方法としては、所定の溶媒に蛍光体を分散させ、半導体発光素子990の表面に塗布して乾燥させる方法と、所定の溶媒を半導体発光素子990の表面に塗布してから、蛍光体をふりかけ、あるいは吹き付けて、乾燥させる方法とがある。
【0099】
溶媒としては、接着性あるいは粘着性を有するものが望ましい。具体的には、例えば、無機の重合体を主成分とするものや、ゴム系有機物質を主成分とするもの、あるいは澱粉質やタンパク質を主成分とするものを挙げることができる。ここで、無機系の溶媒を用いた場合には、耐熱性や耐薬品性が高く、不燃性も得られる点で有利である。また、ゴム系、澱粉質あるいはタンパク質を用いた場合には、乾燥後の応力が緩和され、溶媒の残留応力に起因する素子の劣化やワイアの断線などの不良を防止することができる点で有利である。また、澱粉質やタンパク質は、水溶性を有する点で扱いやすいという利点も有する。
【0100】
溶媒としては具体的には、例えば、珪酸アルカリ水溶液、珪酸コロイドいす溶液、燐酸塩水溶液、珪酸化合物溶解有機溶剤、ゴム配合有機溶剤、天然系グルー水溶液などを挙げることができる。
【0101】
また、これらの溶媒は、乾燥固化した後の光屈折率が、半導体発光素子の光出射部の光屈折率とその外側の光屈折率との間の値を有するものであることが望ましい。例えば、半導体発光素子を樹脂で封止するような場合においては、固化した溶媒の光屈折率は、半導体発光素子の光出射部の光屈折率と樹脂の光屈折率との間の値であるようにすることが望ましい。このようにすれば、光の取り出し部において、全反射を防ぐことにより、取り出し効率を改善することができるからである。
【0102】
一方、本実施形態において用いる蛍光物質としては、第1実施形態において説明したような種々の無機蛍光体や有機蛍光体を適宜選択して用いることができる。その選択に際しては、用いる半導体発光素子の発光波長と、所望の取り出し光の波長との関係において、高い波長変換効率を有するような蛍光物質を選択することが望ましい。
【0103】
本実施形態によれば、このように、半導体発光素子990の光出射部に蛍光体層FLを堆積させるので、発光素子からの発光をほぼ100%に近い効率で蛍光物質に吸収させ、波長変換することができる。特に、発光素子の発光波長が380nm以下の紫外線の場合に有効である。
【0104】
また、本実施形態においては、光源が発光素子の光出射部近傍に限定される。したがって、発光素子からの光が蛍光体層FLの内部を通過する光路が、光の方向に依存せずほぼ一定となり変換効率も均一となる。その結果として、発光装置から取り出した光の波長が方向に依存して変化するという問題が解消される。
【0105】
また、本実施形態においては、光源が発光素子の光出射部近傍に限定されるので、レンズや反射板などを用いた集光が容易となり、輝度の高い半導体発光装置を実現することができる。特に、蛍光物質を分散させる溶媒として、硬化時の堆積収縮率が大きい無機系重合体やゴム、澱粉質、蛋白質系の溶媒を用いることによって、蛍光体層FLを半導体発光素子の光出射部近傍のみに限定することが容易となり、本実施形態の効果をさらに改善することができる。
【0106】
さらに、本実施形態においては、溶媒の光屈折率を半導体発光素子とその隣接する材料との間の値となるように選択することによって、半導体発光素子からの光の取り出し効率をさらに改善し、高出力の半導体発光装置を提供することができるようになる。
【0107】
以下、本実施形態に係る半導体発光装置の具体例について、図面を参照しつつ説明する。なお、以下に説明する具体例においては、前述と同一の箇所には同一の符合を付して説明を省略する。
【0108】
図17は、本実施形態に係る第2の半導体発光装置を表す模式図である。同図に断面図として表した半導体発光装置200Bは、いわゆるステム・タイプのLEDランプである。本実施形態においては、ステム210の上に半導体発光素子990がマウントされ、その上から、前述したいずれかの方法により、蛍光物質層FLが堆積されている。ここで、蛍光体層FLの堆積に際しては、予め蛍光物質を溶媒に分散させておいても、あとから吹き付けても良い。
【0109】
図18は、本実施形態に係る第3の半導体発光装置を表す模式図である。同図に断面図として表した半導体発光装置250Bは、いわゆる基板タイプのSMDランプである。本実施形態においては、基板260の上に半導体発光素子990がマウントされ、その上から、前述したいずれかの方法により、蛍光物質層FLが堆積されている。
【0110】
図19は、本実施形態に係る第4の半導体発光装置を表す模式図である。同図に断面図として表した半導体発光装置300Bは、いわゆるリード・フレーム・タイプのSMDランプである。本実施形態においては、リード・フレーム310の上に半導体発光素子990がマウントされ、その上から、前述したいずれかの方法により、蛍光物質層FLが堆積されている。
【0111】
図20は、本実施形態に係る第5の半導体発光装置を表す模式図である。同図に断面図として表した半導体発光装置350Bは、いわゆる面発光型の半導体発光装置である。本実施形態においては、ステム360、362の上に半導体発光素子990がマウントされ、その上から、前述したいずれかの方法により、蛍光物質層FLが堆積されている。
【0112】
図21は、本実施形態に係る第6の半導体発光装置を表す模式図である。同図に断面図として表した半導体発光装置400Bは、いわゆるドーム型半導体発光装置である。本実施形態においては、ステム410の上に複数の半導体発光素子990がマウントされ、その上から、前述したいずれかの方法により、蛍光物質層FLが堆積されている。
【0113】
図22は、本実施形態に係る第7の半導体発光装置を表す模式図である。同図に断面図として表した半導体発光装置450Bは、いわゆるメータ指針型の半導体発光装置である。本実施形態においては、基板あるいはリード・フレーム460の上に複数の半導体発光素子990がマウントされ、その上から、前述したいずれかの方法により、蛍光物質層FLが堆積されている。
【0114】
図23は、本実施形態に係る第8の半導体発光装置を表す模式図である。同図に断面図として表した半導体発光装置500Bは、いわゆる基板タイプの7セグメント型半導体発光装置であり、同図(a)は「中空タイプ」、同図(b)は「樹脂封止タイプ」を表す。本実施形態においては、基板510の上に半導体発光素子990がマウントされ、その上から、前述したいずれかの方法により、蛍光物質層FLが堆積されている。
【0115】
図24は、本実施形態に係る第9の半導体発光装置を表す模式図である。同図に断面図として表した半導体発光装置550Bは、いわゆるリード・フレーム・タイプの7セグメント型半導体発光装置である。本実施形態においては、リード・フレーム560の上に半導体発光素子990がマウントされ、その上から、前述したいずれかの方法により、蛍光物質層FLが堆積されている。
【0116】
図25は、本実施形態に係る第10の半導体発光装置を表す模式図である。同図に断面図として表した半導体発光装置650Bは、いわゆるマトリクス型の半導体発光装置である。本実施形態においては、基板660の上に複数の半導体発光素子990がマウントされ、その上から、前述したいずれかの方法により、蛍光物質層FLが堆積されている。
【0117】
図26は、本実施形態に係る第11の半導体発光装置を表す模式図である。同図に断面図として表した半導体発光装置750Bは、いわゆるキャン型レーザとしての半導体発光装置である。本実施形態においては、ステム770の先端にレーザとしての半導体発光素子990がマウントされ、その上から、前述したいずれかの方法により、蛍光物質層FLが堆積されている。
【0118】
以上、本発明の第3の実施形態の具体例について、図16〜図26を参照しつつ説明した。前述したいずれの具体例においても、図16に関して前述した種々の効果は同様に得ることができる。
【0119】
次に、本発明の第4の実施の形態について説明する。
本実施形態においては、半導体発光装置の樹脂部分に適宜、蛍光物質を配置することにより、高い効率で波長変換することができる半導体発光装置を提供する。
【0120】
図27は、本実施形態による半導体発光装置を例示する模式図である。すなわち、同図に断面図として表した半導体発光装置250Cは、いわゆる基板型のSMDランプである。そして、同図(a)に示した例においては、封止樹脂290の全体に蛍光物質が混合されている。
【0121】
また、同図(b)に示した例においては、封止樹脂290の表面層付近に蛍光物質が特に高濃度に混合された層290Aが形成されている。このように、蛍光物質を樹脂の表面層付近に高濃度に混入させる方法としては、例えば、蛍光物質を含有した樹脂を用いて半導体発光素子990を封止する際に、樹脂が硬化するまでの間に、蛍光物質を沈殿させて、表面層付近に蛍光物質が高濃度に含有された層を形成する方法を挙げることができる。この際に、蛍光物質の沈殿の具合によって、蛍光物質の分布状態を調節することができる。すなわち、完全に沈殿させれば、次に説明するように樹脂の表面部分に蛍光物質を塗布したのと同様の構成を得ることができる。
【0122】
次に、同図(c)に示した例においては、封止樹脂290の周囲に蛍光物質含有層290Bが均一に設けられている。このような蛍光物質含有層290Bを形成する方法としては、例えば、半導体発光素子990の周囲を蛍光物質を含有しない樹脂でモールドした後に、蛍光物質を含有した樹脂をその周囲に塗布するか、または積層モールドする方法を挙げることができる。
【0123】
ここで、前述したいずれの例においても、半導体発光素子990は、蛍光物質を含有したものである必要はない。しかし、通常得られる多くの蛍光物質を用いて高い波長変換効率を得るためには、青色若しくはそれよりも波長が短い紫外線領域において、高い輝度を有する半導体発光素子であることが望ましい。このような半導体発光素子としては、例えば、図1や図2に関して説明したような、GaN系、ZnSe系、SiC系、ZnS系、BN系などの半導体材料を発光層に用いた発光素子を挙げることができる。
【0124】
一方、本実施形態において用いる蛍光物質としては、第1実施形態において説明したような種々の無機蛍光体や有機蛍光体を適宜選択して用いることができる。その選択に際しては、用いる半導体発光素子の発光波長と、所望の取り出し光の波長との関係において、高い波長変換効率を有するような蛍光物質を選択することが望ましい。
【0125】
本実施形態においては、半導体発光装置の樹脂に所定の方法により蛍光物質を含有させるので、発光を多色化することができ、発光波長のばらつきを抑制し、発熱による発光波長のずれを抑制することもできるようになる。
【0126】
また、GaN系材料にとって最も効率の良い発光波長380nm以下の紫外線発光素子を利用することによって、極めて高い効率の半導体発光装置を実現することができるようになる。
【0127】
特に、本実施形態によれば、非常に小型で実装が容易な白色発光のSMDランプを実現することができるようになる。従来のSMDランプでは、見栄えの改善のために光散乱剤などを別途封止樹脂内に混入して発光の均一性を改善する必要があった。しかし、このような光散乱剤の光吸収によって輝度が低下するという欠点があった。これに対して、本実施形態によれば、混入する蛍光物質が、光散乱剤の役割も兼ねるので、明るく且つ見栄えの良いSMDランプを実現することができるようになる。
【0128】
また、図27(b)および(c)に示した例においては、蛍光物質を樹脂の表面付近に高濃度に分布させることができる。従って、発光素子990からの光を均一に高い効率で波長変換することができる。
【0129】
以下、本実施形態に係る半導体発光装置の具体例について、図面を参照しつつ説明する。なお、以下に説明する具体例においては、前述と同一の箇所には同一の符合を付して説明を省略する。
【0130】
図28は、本実施形態による第2の半導体発光装置を例示する模式図である。すなわち、同図に断面図として表した半導体発光装置300Cは、いわゆるリード・フレーム・タイプのSMDランプである。そして、同図(a)に示した例においては、封止樹脂340の全体に蛍光物質が混合されている。また、同図(b)に示した例においては、封止樹脂340の表面層付近に蛍光物質が特に高濃度に混合された層340Aが形成されている。このように、蛍光物質を樹脂の表面層付近に高濃度に混入させる方法としては、例えば、蛍光物質を含有した樹脂を用いて半導体発光素子990を封止する際に、樹脂が硬化するまでの間に、蛍光物質を沈殿させて、表面層付近に蛍光物質が高濃度に含有された層を形成する方法を挙げることができる。
【0131】
次に、同図(c)に示した例においては、封止樹脂340の周囲に蛍光物質含有層340Bが均一に設けられている。このような蛍光物質含有層340Bを形成する方法としては、例えば、半導体発光素子990の周囲を蛍光物質を含有しない樹脂でモールドした後に、蛍光物質を含有した樹脂をその周囲に塗布するか、または積層モールドする方法を挙げることができる。また、同図(b)に関して前述したように、蛍光物質を沈殿させる際に完全に沈殿させて形成すると、樹脂表面に塗布したのと同様の構成を得ることができる。
【0132】
図29は、本実施形態による第3の半導体発光装置を例示する模式図である。すなわち、同図に断面図として表した半導体発光装置350Cは、いわゆる面発光型の半導体発光装置である。そして、同図(a)に示した例においては、封止樹脂390の全体に蛍光物質が混合されている。また、同図(b)に示した例においては、封止樹脂390の表面層付近に蛍光物質が特に高濃度に混合された層390Aが形成されている。次に、同図(c)に示した例においては、封止樹脂390の周囲に蛍光物質含有層390Bが均一に設けられている。それぞれの蛍光物質の混入方法は、図27に関して前述した方法と同一とすることができる。本実施形態によれば、従来と比較してはるかに明るく均一性に優れた白色発光の面発光型半導体発光装置を実現することができる。
【0133】
図30は、本実施形態による第4の半導体発光装置を例示する模式図である。すなわち、同図に断面図として表した半導体発光装置400Cは、いわゆるドーム型の半導体発光装置である。そして、同図(a)に示した例においては、封止樹脂440の全体に蛍光物質が混合されている。また、同図(b)に示した例においては、封止樹脂440の表面層付近に蛍光物質が特に高濃度に混合された層440Aが形成されている。次に、同図(c)に示した例においては、封止樹脂440の周囲に蛍光物質含有層440Bが均一に設けられている。それぞれの蛍光物質の混入方法は、図27に関して前述した方法と同一とすることができる。本実施形態によれば、従来と比較してはるかに明るく均一性に優れた白色発光のドーム型半導体発光装置を実現することができる。
【0134】
図31は、本実施形態による第5の半導体発光装置を例示する模式図である。すなわち、同図に断面図として表した半導体発光装置450Cは、いわゆるメータ指針型の半導体発光装置である。そして、同図(a)に示した例においては、封止樹脂490の全体に蛍光物質が混合されている。また、同図(b)に示した例においては、封止樹脂490の表面層付近に蛍光物質が特に高濃度に混合された層490Aが形成されている。次に、同図(c)に示した例においては、封止樹脂490の周囲に蛍光物質含有層490Bが均一に設けられている。それぞれの蛍光物質の混入方法は、図27に関して前述した方法と同一とすることができる。本実施形態によれば、従来と比較してはるかに明るく均一性に優れた白色発光のメータ指針型半導体発光装置を実現することができる。特に、車載用など背景がブラックパネルの場合の指針用として使用する場合は、赤色や青色などと比較してコントラストが高く、夜間の使用に際して最適である。
【0135】
図32は、本実施形態による第6の半導体発光装置を例示する模式図である。すなわち、同図に断面図として表した半導体発光装置500Cは、いわゆる基板タイプの7セグメント型半導体発光装置である。そして、同図(a)に示した例においては、封止樹脂540の全体に蛍光物質が混合されている。また、同図(b)に示した例においては、封止樹脂540の表面層付近に蛍光物質が特に高濃度に混合された層540Aが形成されている。次に、同図(c)に示した例においては、封止樹脂540の周囲に蛍光物質含有層540Bが均一に設けられている。それぞれの蛍光物質の混入方法は、図27に関して前述した方法と同一とすることができる。本実施形態によれば、従来と比較してはるかに明るく均一性に優れた白色発光の7セグメント型半導体発光装置を実現することができる。
【0136】
図33は、本実施形態による第7の半導体発光装置を例示する模式図である。すなわち、同図に断面図として表した半導体発光装置550Cは、いわゆるリード・フレーム・タイプの7セグメント型半導体発光装置である。そして、同図(a)に示した例においては、封止樹脂590の全体に蛍光物質が混合されている。また、同図(b)に示した例においては、封止樹脂590の表面層付近に蛍光物質が特に高濃度に混合された層590Aが形成されている。次に、同図(c)に示した例においては、封止樹脂590の周囲に蛍光物質含有層590Bが均一に設けられている。それぞれの蛍光物質の混入方法は、図27に関して前述した方法と同一とすることができる。本実施形態によれば、従来と比較してはるかに明るく均一性に優れた白色発光の7セグメント型半導体発光装置を実現することができる。さらに、本実施形態によれば、発光装置の表面付近で発光が得られるので、視認角を広く確保することができるという利点も生ずる。
【0137】
図34は、本実施形態による第8の半導体発光装置を例示する模式図である。すなわち、同図に断面図として表した半導体発光装置650Cは、いわゆるマトリクス型半導体発光装置である。そして、同図(a)に示した例においては、封止樹脂690の全体に蛍光物質が混合されている。また、同図(b)に示した例においては、封止樹脂690の表面層付近に蛍光物質が特に高濃度に混合された層690Aが形成されている。次に、同図(c)に示した例においては、封止樹脂690の周囲に蛍光物質含有層690Bが均一に設けられている。それぞれの蛍光物質の混入方法は、図27に関して前述した方法と同一とすることができる。本実施形態によれば、従来と比較してはるかに明るく均一性に優れた白色発光のドット・マトリクス型半導体発光装置を実現することができる。また、RGBの画素を形成するフルカラー画像表示を行う場合、例えば発光素子は紫外線発光のタイプのもの1種類のみを用いて、蛍光物質の種類によってRGBの画素に振り分けることが可能であり、表示装置の構成を簡素化して組立工程も簡略化することができる。また、半導体発光素子を高密度に実装すると発熱量が増加するが、このような場合においても、蛍光体の変換特性は安定しているので、発光波長が変動しないという利点も生ずる。さらに、本実施形態によれば、発光装置の表面付近で発光が得られるので、視認角を広く確保することができるという利点も生ずる。
【0138】
以上、本発明の第4の実施形態の具体例について、図27〜図34を参照しつつ説明した。前述したいずれの具体例においても、図27に関して前述した種々の効果は同様に得ることができる。
【0139】
次に、本発明の第5の実施の形態について説明する。
本実施形態においては、半導体発光装置の封止樹脂の内部に空洞を設け、その内壁面に蛍光物質を配置することによって、波長変換効率を安定させ、高輝度の半導体発光装置を実現することができる。
【0140】
図35は、本実施形態に係る半導体発光装置を例示する模式図である。すなわち、同図に断面図として表した半導体発光装置100Dは、いわゆるリード・フレーム・タイプのLEDランプである。そして、半導体発光素子990は、リード・フレーム110にマウントされ、樹脂140Dにより封止されている。ここで、本実施形態においては、樹脂140Dの内部に空洞142が形成され、空洞142の内壁面に蛍光物質の堆積層FLが設けられている。
【0141】
ここで、半導体発光素子990は、蛍光物質を含有しているものである必要はない。しかし、通常得られる多くの蛍光物質において高い波長変換効率を得るためには、青色若しくはそれよりも波長が短い紫外線領域において、高い輝度を有する半導体発光素子であることが望ましい。このような半導体発光素子としては、例えば、図1や図2に関して説明したような、GaN系、ZnSe系、SiC系、ZnS系、BN系などの半導体材料を発光層に用いた発光素子を挙げることができる。
【0142】
また、本実施形態において用いる蛍光物質としては、第1実施形態において説明したような種々の無機蛍光体や有機蛍光体を適宜選択して用いることができる。その選択に際しては、用いる半導体発光素子の発光波長と、所望の取り出し光の波長との関係において、高い波長変換効率を有するような蛍光物質を選択することが望ましい。また、可視光領域以外の波長の光で効果的に励起されるものを選択することが望ましい。可視光で励起される蛍光物質を用いると、半導体発光装置を並列に配置した時にいわゆる「混色」が生ずるからである。すなわち、半導体発光装置の蛍光物質が、隣接する発光装置からの可視光を受けて励起され、不必要な発光を生ずることがあるからである。
【0143】
本実施形態によれば、このように、半導体発光素子990の周囲に蛍光体層FLを均一に堆積させることができるので、発光素子からの発光をほぼ100%に近い効率で蛍光物質に吸収させ、波長変換することができる。特に、発光素子の発光波長が380nm以下の紫外線の場合に有効である。
【0144】
また、本実施形態によれば、半導体発光素子990からの光を蛍光体層FLで波長変換して外部に取り出すので、発光波長の均一性が非常に良好となる。すなわち、蛍光体の発光波長は、励起光の強度や波長に依存することなく、一定であるので半導体発光素子の特性にばらつきがあるような場合でも、半導体発光装置の発光波長は、安定する。また、同様の理由で、駆動電流や印加電圧に依存した発光波長のばらつきを抑制することもできる。
【0145】
また、本実施形態においては、光源が発光素子近傍に限定される。したがって、発光素子からの光が蛍光体層FLの内部を通過する光路が、光の方向に依存せずほぼ一定となり変換効率も均一となる。その結果として、発光装置から取り出した光の波長が方向に依存して変化するという問題が解消される。
【0146】
また、本実施形態においては、光源が発光素子近傍に限定することができるので、レンズ効果による集光性が改善され、発光強度を上昇させることができる。このような発光強度の改善は、信号機や屋外ディスプレイなどの応用分野について特に効果的である。また、樹脂内の空洞142を大きくした場合には、見かけの光源が大きくなるために、均一性が改善され、見栄えが良くなり、インジケータ・ランプなどの応用について特に効果的である。
【0147】
また、本実施形態によれば、発光装置の寿命をのばし、製造コストも低減することができる。さらに、励起光源として、紫外線領域の光を利用することにより、可視光領域で生ずる「混色」を解消することもできる。
【0148】
以下、本実施形態に係る半導体発光装置の具体例について、図面を参照しつつ説明する。なお、以下に説明する具体例においては、前述と同一の箇所には同一の符合を付して説明を省略する。
【0149】
図36は、本実施形態による第2の半導体発光装置を例示する模式図である。すなわち、同図に断面図として表した半導体発光装置200Dは、いわゆるステム・タイプのLEDランプである。そして、その樹脂240Dの内部に空洞242が形成され、空洞242の内壁面に蛍光物質の堆積層FLが設けられている。
【0150】
図37は、本実施形態による第3の半導体発光装置を例示する模式図である。すなわち、同図に断面図として表した半導体発光装置250Dは、いわゆる基板タイプのSMDランプである。そして、その樹脂290Dの内部に空洞292が形成され、空洞292の内壁面に蛍光物質の堆積層FLが設けられている。
【0151】
図38は、本実施形態による第4の半導体発光装置を例示する模式図である。すなわち、同図に断面図として表した半導体発光装置350Dは、いわゆる面発光型の半導体発光装置である。そして、その樹脂390Dの内部に空洞392が形成され、空洞392の内壁面に蛍光物質の堆積層FLが設けられている。
【0152】
図39は、本実施形態による第5の半導体発光装置を例示する模式図である。すなわち、同図に断面図として表した半導体発光装置400Dは、いわゆるドーム型の半導体発光装置である。そして、その樹脂440Dの内部に空洞442が形成され、空洞442の内壁面に蛍光物質の堆積層FLが設けられている。
【0153】
図40は、本実施形態による第6の半導体発光装置を例示する模式図である。すなわち、同図に断面図として表した半導体発光装置500Dは、いわゆる基板タイプの7セグメント型半導体発光装置である。そして、その樹脂540Dの内部に空洞542が形成され、空洞542の内壁面に蛍光物質の堆積層FLが設けられている。
【0154】
以上、本発明の第5の実施形態の具体例について、図35〜図40を参照しつつ説明した。前述したいずれの具体例においても、図35に関して前述した種々の効果は同様に得ることができる。
【0155】
次に、本発明の第6の実施の形態について説明する。
本実施形態においては、半導体発光装置の封止樹脂の内部にディッピング樹脂層を設け、そのディッピング樹脂層に蛍光物質を含有させることによって、波長変換効率を安定させ、高輝度の半導体発光装置を実現することができる。
【0156】
図41は、本実施形態に係る半導体発光装置を例示する模式図である。すなわち、同図に断面図として表した半導体発光装置100Eは、いわゆるリード・フレーム・タイプのLEDランプである。そして、半導体発光素子990は、リード・フレーム110にマウントされ、樹脂140Eにより封止されている。ここで、本実施形態においては、樹脂140Eの内部にディッピング樹脂層142Eが形成され、このディッピング樹脂層142Eに蛍光物質が含有されている。ここで、「ディッピング樹脂」とは、溶媒に溶解させた樹脂材料をディスペンサなどにより滴下するか、あるいは、このような樹脂材料の溶液中に素子をディップすることにより、「モールド型」を用いずに形成する樹脂をいう。すなわち、本実施形態においては、まず、半導体発光素子990の周囲を蛍光物質を含有させたディッピング樹脂142Eにより封止し、しかる後に、封止樹脂140Eをモールド形成する。
【0157】
ここで、半導体発光素子990は、蛍光物質を含有しているものである必要はない。しかし、通常得られる多くの蛍光物質において高い波長変換効率を得るためには、青色若しくはそれよりも波長が短い紫外線領域において、高い輝度を有する半導体発光素子であることが望ましい。このような半導体発光素子としては、例えば、図1や図2に関して説明したような、GaN系、ZnSe系、SiC系、ZnS系、BN系などの半導体材料を発光層に用いた発光素子を挙げることができる。
【0158】
また、本実施形態において用いる蛍光物質としては、第1実施形態において説明したような種々の無機蛍光体や有機蛍光体を適宜選択して用いることができる。その選択に際しては、用いる半導体発光素子の発光波長と、所望の取り出し光の波長との関係において、高い波長変換効率を有するような蛍光物質を選択することが望ましい。また、可視光領域以外の波長の光で効果的に励起されるものを選択することが望ましい。可視光で励起される蛍光物質を用いると、半導体発光装置を並列に配置した時にいわゆる「混色」が生ずるからである。すなわち、半導体発光装置の蛍光物質が、隣接する発光装置からの可視光を受けて励起され、不必要な発光を生ずることがあるからである。
【0159】
本実施形態によれば、このように、半導体発光素子990の周囲に蛍光体層FLを均一に堆積させることができるので、発光素子からの発光をほぼ100%に近い効率で蛍光物質に吸収させ、波長変換することができる。特に、発光素子の発光波長が380nm以下の紫外線の場合に有効である。
【0160】
また、本実施形態によれば、半導体発光素子990からの光を蛍光体層FLで波長変換して外部に取り出すので、発光波長の均一性が非常に良好となる。すなわち、蛍光体の発光波長は、励起光の強度や波長に依存することなく、一定であるので半導体発光素子の特性にばらつきがあるような場合でも、半導体発光装置の発光波長は、安定する。また、同様の理由で、駆動電流や印加電圧に依存した発光波長のばらつきを抑制することもできる。
【0161】
また、本実施形態においては、光源が発光素子近傍に限定される。したがって、発光素子からの光が蛍光体層FLの内部を通過する光路が、光の方向に依存せずほぼ一定となり変換効率も均一となる。その結果として、発光装置から取り出した光の波長が方向に依存して変化するという問題が解消される。
【0162】
また、本実施形態においては、光源が発光素子近傍に限定することができるので、レンズ効果による集光性が改善され、発光強度を上昇させることができる。このような発光強度の改善は、信号機や屋外ディスプレイなどの応用分野について特に効果的である。また、樹脂内の空洞142を大きくした場合には、見かけの光源が大きくなるために、均一性が改善され、見栄えが良くなり、インジケータ・ランプなどの応用について特に効果的である。
【0163】
また、本実施形態によれば、発光装置の寿命をのばし、製造コストも低減することができる。さらに、励起光源として、紫外線領域の光を利用することにより、可視光領域で生ずる「混色」を解消することもできる。
【0164】
以下、本実施形態に係る半導体発光装置の具体例について、図面を参照しつつ説明する。なお、以下に説明する具体例においては、前述と同一の箇所には同一の符合を付して説明を省略する。
【0165】
図42は、本実施形態による第2の半導体発光装置を例示する模式図である。すなわち、同図に断面図として表した半導体発光装置200Eは、いわゆるステム・タイプのLEDランプである。そして、その樹脂240Eの内部にディッピング樹脂層242Eが形成され、そのディッピング樹脂層242Eに蛍光物質が含有されている。
【0166】
図43は、本実施形態による第3の半導体発光装置を例示する模式図である。すなわち、同図に断面図として表した半導体発光装置250Eは、いわゆる基板タイプのSMDランプである。そして、その樹脂290Eの内部にディッピング樹脂層292Eが形成され、そのディッピング樹脂層292Eに蛍光物質が含有されている。
【0167】
図44は、本実施形態による第4の半導体発光装置を例示する模式図である。すなわち、同図に断面図として表した半導体発光装置350Eは、いわゆる面発光型の半導体発光装置である。そして、その樹脂390Eの内部にディッピング樹脂層392Eが形成され、そのディッピング樹脂層392Eに蛍光物質が含有されている。
【0168】
図45は、本実施形態による第5の半導体発光装置を例示する模式図である。すなわち、同図に断面図として表した半導体発光装置400Eは、いわゆるドーム型の半導体発光装置である。そして、その樹脂440Eの内部にディッピング樹脂層442Eが形成され、そのディッピング樹脂層442Eに蛍光物質が含有されている。
【0169】
図46は、本実施形態による第6の半導体発光装置を例示する模式図である。すなわち、同図に断面図として表した半導体発光装置500Eは、いわゆる基板タイプの7セグメント型半導体発光装置である。そして、その樹脂540Eの内部にディッピング樹脂層542Eが形成され、そのディッピング樹脂層542Eに蛍光物質が含有されている。
【0170】
以上、本発明の第6の実施形態の具体例について、図41〜図46を参照しつつ説明した。前述したいずれの具体例においても、図41に関して前述した種々の効果は同様に得ることができる。
【0171】
次に、本発明の第7の実施の形態について説明する。
本実施形態においては、半導体発光装置の封止樹脂の内部にディッピング樹脂層を設け、そのディッピング樹脂層の表面に蛍光物質を塗布することによって、波長変換効率を安定させ、高輝度の半導体発光装置を実現することができる。
【0172】
図47は、本実施形態に係る半導体発光装置を例示する模式図である。すなわち、同図に断面図として表した半導体発光装置100Fは、いわゆるリード・フレーム・タイプのLEDランプである。そして、半導体発光素子990は、リード・フレーム110にマウントされ、樹脂140Fにより封止されている。ここで、本実施形態においては、樹脂140Fの内部にディッピング樹脂層142Fが形成され、このディッピング樹脂層142Fの表面に蛍光物質FLが塗布されている。すなわち、本実施形態においては、まず、半導体発光素子990の周囲を蛍光物質を含有させたディッピング樹脂142Fにより封止し、しかる後に、ディッピング樹脂142Fの表面に蛍光物質FLを塗布し、さらに、封止樹脂140Fをモールド形成する。
【0173】
蛍光物質の塗布は、図16に関して前述した方法と同様の方法により実施することができる。すなわち、溶媒中に蛍光物質を分散して塗布するか、または、溶媒を塗布した後に蛍光物質をふりかけ、または吹き付けることにより、蛍光物質の層FLを形成することができる。溶媒としては、前述したように、接着性あるいは粘着性を有するものが望ましい。具体的には、例えば、無機の重合体を主成分とするものや、ゴム系有機物質を主成分とするもの、あるいは澱粉質やタンパク質を主成分とするものを挙げることができる。さらに具体的には、例えば、珪酸アルカリ水溶液、珪酸コロイドいす溶液、燐酸塩水溶液、珪酸化合物溶解有機溶剤、ゴム配合有機溶剤、天然系グルー水溶液などを挙げることができる。
【0174】
本実施形態においても、半導体発光素子990は、蛍光物質を含有しているものである必要はない。しかし、通常得られる多くの蛍光物質において高い波長変換効率を得るためには、青色若しくはそれよりも波長が短い紫外線領域において、高い輝度を有する半導体発光素子であることが望ましい。このような半導体発光素子としては、例えば、図1や図2に関して説明したような、GaN系、ZnSe系、SiC系、ZnS系、BN系などの半導体材料を発光層に用いた発光素子を挙げることができる。
【0175】
また、本実施形態においても、用いる蛍光物質としては、第1実施形態において説明したような種々の無機蛍光体や有機蛍光体を適宜選択して用いることができる。その選択に際しては、用いる半導体発光素子の発光波長と、所望の取り出し光の波長との関係において、高い波長変換効率を有するような蛍光物質を選択することが望ましい。また、可視光領域以外の波長の光で効果的に励起されるものを選択することが望ましい。可視光で励起される蛍光物質を用いると、半導体発光装置を並列に配置した時にいわゆる「混色」が生ずるからである。すなわち、半導体発光装置の蛍光物質が、隣接する発光装置からの可視光を受けて励起され、不必要な発光を生ずることがあるからである。
【0176】
本実施形態によれば、蛍光物質をディッピング樹脂中に含有させる必要がないので、蛍光物質の混入による樹脂の劣化などを解消することができる。また、半導体発光素子990の周囲に蛍光体層FLを均一に堆積させることができるので、発光素子からの発光をほぼ100%に近い効率で蛍光物質に吸収させ、波長変換することができる。特に、発光素子の発光波長が380nm以下の紫外線の場合に有効である。
【0177】
また、本実施形態によれば、半導体発光素子990からの光を蛍光体層FLで波長変換して外部に取り出すので、発光波長の均一性が非常に良好となる。すなわち、蛍光体の発光波長は、励起光の強度や波長に依存することなく、一定であるので半導体発光素子の特性にばらつきがあるような場合でも、半導体発光装置の発光波長は、安定する。また、同様の理由で、駆動電流や印加電圧に依存した発光波長のばらつきを抑制することもできる。
【0178】
また、本実施形態においては、光源が発光素子近傍に限定される。したがって、発光素子からの光が蛍光体層FLの内部を通過する光路が、光の方向に依存せずほぼ一定となり変換効率も均一となる。その結果として、発光装置から取り出した光の波長が方向に依存して変化するという問題が解消される。
【0179】
また、本実施形態においては、光源を発光素子近傍に限定することができるので、レンズ効果による集光性が改善され、発光強度を上昇させることができる。このような発光強度の改善は、信号機や屋外ディスプレイなどの応用分野について特に効果的である。また、樹脂内の空洞142を大きくした場合には、見かけの光源が大きくなるために、均一性が改善され、見栄えが良くなり、インジケータ・ランプなどの応用について特に効果的である。
【0180】
また、本実施形態によれば、発光装置の寿命をのばし、製造コストも低減することができる。さらに、励起光源として、紫外線領域の光を利用することにより、可視光領域で生ずる「混色」を解消することもできる。
【0181】
以下、本実施形態に係る半導体発光装置の具体例について、図面を参照しつつ説明する。なお、以下に説明する具体例においては、前述と同一の箇所には同一の符合を付して説明を省略する。
【0182】
図48は、本実施形態による第2の半導体発光装置を例示する模式図である。すなわち、同図に断面図として表した半導体発光装置200Fは、いわゆるステム・タイプのLEDランプである。そして、その樹脂240Fの内部にディッピング樹脂層242Fが形成され、そのディッピング樹脂層242Fの表面上に蛍光物質FLが塗布されている。
【0183】
図49は、本実施形態による第3の半導体発光装置を例示する模式図である。すなわち、同図に断面図として表した半導体発光装置250Fは、いわゆる基板タイプのSMDランプである。そして、その樹脂290Fの内部にディッピング樹脂層292Fが形成され、そのディッピング樹脂層292Fの表面上に蛍光物質FLが塗布されている。
【0184】
図50は、本実施形態による第4の半導体発光装置を例示する模式図である。すなわち、同図に断面図として表した半導体発光装置350Fは、いわゆる面発光型の半導体発光装置である。そして、その樹脂390Fの内部にディッピング樹脂層392Eが形成され、そのディッピング樹脂層392Fの表面に蛍光物質FLが含有されている。
【0185】
図51は、本実施形態による第5の半導体発光装置を例示する模式図である。すなわち、同図に断面図として表した半導体発光装置400Fは、いわゆるドーム型の半導体発光装置である。そして、その樹脂440Fの内部にディッピング樹脂層442Eが形成され、そのディッピング樹脂層442Fの表面に蛍光物質FLが含有されている。
【0186】
図52は、本実施形態による第6の半導体発光装置を例示する模式図である。すなわち、同図に断面図として表した半導体発光装置500Fは、いわゆる基板タイプの7セグメント型半導体発光装置である。そして、その樹脂540Fの内部にディッピング樹脂層542Fが形成され、そのディッピング樹脂層542Fの表面に蛍光物質FLが含有されている。
【0187】
以上、本発明の第7の実施形態の具体例について、図47〜図52を参照しつつ説明した。前述したいずれの具体例においても、図47に関して前述した種々の効果は同様に得ることができる。
【0188】
次に、本発明の第8の実施の形態について説明する。
本実施形態においては、半導体発光装置の外囲器のうちで、リード・フレーム、ステム、基板のいずれかに蛍光物質を含有させることにより、半導体発光素子からの光を高い効率で波長変換して外部に取り出すことができる半導体発光装置を実現することができる。
【0189】
図53は、本実施形態に係る半導体発光装置を例示する模式図である。すなわち、同図に断面図として表した半導体発光装置100Gは、いわゆるリード・フレーム・タイプのLEDランプである。そして、半導体発光素子990は、リード・フレーム110Gにマウントされ、樹脂140により封止されている。ここで、本実施形態においては、リード・フレーム110G、120Gに蛍光物質が混入されており、半導体発光素子990からの光を波長変換して、外部に取り出すことができるようにされている。
【0190】
本実施形態においても、半導体発光素子990は、蛍光物質を含有しているものである必要はない。しかし、通常得られる多くの蛍光物質において高い波長変換効率を得るためには、青色若しくはそれよりも波長が短い紫外線領域において、高い輝度を有する半導体発光素子であることが望ましい。このような半導体発光素子としては、例えば、図1や図2に関して説明したような、GaN系、ZnSe系、ZnSSe系、SiC系、ZnS系、BN系などの半導体材料を発光層に用いた発光素子を挙げることができる。
【0191】
また、本実施形態においても、用いる蛍光物質としては、第1実施形態において説明したような種々の無機蛍光体や有機蛍光体を適宜選択して用いることができる。その選択に際しては、用いる半導体発光素子の発光波長と、所望の取り出し光の波長との関係において、高い波長変換効率を有するような蛍光物質を選択することが望ましい。また、可視光領域以外の波長の光で効果的に励起されるものを選択することが望ましい。可視光で励起される蛍光物質を用いると、半導体発光装置を並列に配置した時にいわゆる「混色」が生ずるからである。すなわち、半導体発光装置の蛍光物質が、隣接する発光装置からの可視光を受けて励起され、不必要な発光を生ずることがあるからである。
【0192】
本実施形態によれば、半導体発光素子990からの光を蛍光体で波長変換して外部に取り出すので、発光波長の均一性が非常に良好となる。すなわち、蛍光体の発光波長は、励起光の強度や波長に依存することなく、一定であるので半導体発光素子の特性にばらつきがあるような場合でも、半導体発光装置の発光波長は、安定する。また、同様の理由で、駆動電流や印加電圧に依存した発光波長のばらつきを抑制することもできる。
【0193】
また、本実施形態においても、発光装置から取り出した光の波長が方向に依存して変化するという問題を解消することができる。
【0194】
また、本実施形態によれば、発光装置の寿命をのばし、製造コストも低減することができる。さらに、励起光源として、紫外線領域の光を利用することにより、可視光領域で生ずる「混色」を解消することもできる。
【0195】
以下、本実施形態に係る半導体発光装置の具体例について、図面を参照しつつ説明する。なお、以下に説明する具体例においては、前述と同一の箇所には同一の符合を付して説明を省略する。
【0196】
図54は、本実施形態による第2の半導体発光装置を例示する模式図である。すなわち、同図に断面図として表した半導体発光装置200Gは、いわゆるステム・タイプのLEDランプである。そして、そのステム210Gの絶縁性部材220Gに蛍光物質が含有されている。
【0197】
図55は、本実施形態による第3の半導体発光装置を例示する模式図である。すなわち、同図に断面図として表した半導体発光装置250Gは、いわゆる基板タイプのSMDランプである。そして、その基板260Gに蛍光物質が含有されている。
【0198】
図56は、本実施形態による第4の半導体発光装置を例示する模式図である。すなわち、同図に断面図として表した半導体発光装置300Gは、いわゆるリード・フレーム・タイプのSMDランプである。そして、そのリード・フレーム310Gに蛍光物質が含有されている。
【0199】
図57は、本実施形態による第5の半導体発光装置を例示する模式図である。すなわち、同図に断面図として表した半導体発光装置350Gは、いわゆる面発光型の半導体発光装置である。そして、そのリード・フレーム360G、362Gに蛍光物質が含有されている。
【0200】
図58は、本実施形態による第6の半導体発光装置を例示する模式図である。すなわち、同図に断面図として表した半導体発光装置400Gは、いわゆるドーム型の半導体発光装置である。そして、そのリード・フレーム410Gに蛍光物質が含有されている。
【0201】
図59は、本実施形態による第7の半導体発光装置を例示する模式図である。すなわち、同図に平面図および断面図として表した半導体発光装置450Gは、いわゆるメータ指針型の半導体発光装置である。そして、その基板460Gに蛍光物質が含有されている。
【0202】
図60は、本実施形態による第8の半導体発光装置を例示する模式図である。すなわち、同図に断面図として表した半導体発光装置500Gは、いわゆる基板タイプの7セグメント型半導体発光装置である。そして、その基板510Gに蛍光物質が含有されている。なお、同図に示した例は、いわゆる「中空タイプ」を表すが、この他にも「樹脂封止タイプ」についても本実施形態を同様に適用することができる。
【0203】
図61は、本実施形態による第9の半導体発光装置を例示する模式図である。すなわち、同図に断面図として表した半導体発光装置550Gは、いわゆるリード・フレーム・タイプの7セグメント型半導体発光装置である。そして、そのリード・フレーム560Gに蛍光物質が含有されている。
【0204】
図62は、本実施形態による第10の半導体発光装置を例示する模式図である。すなわち、同図に断面図として表した半導体発光装置650Gは、いわゆるマトリクス型の半導体発光装置である。そして、その基板660Gに蛍光物質が含有されている。
【0205】
図63は、本実施形態による第11の半導体発光装置を例示する模式図である。すなわち、同図に断面図として表した半導体発光装置700Gは、いわゆるアレイ型の半導体発光装置である。そして、その基板720Gまたは反射板722Gに蛍光物質が含有されている。
【0206】
図64は、本実施形態による第12の半導体発光装置を例示する模式図である。すなわち、同図に断面図として表した半導体発光装置750Gは、いわゆるキャン型レーザとしての半導体発光装置である。そして、そのステム770Gに蛍光物質が含有されている。
【0207】
以上、本発明の第8の実施形態の具体例について、図53〜図64を参照しつつ説明した。前述したいずれの具体例においても、図53に関して前述した種々の効果は同様に得ることができる。
【0208】
次に、本発明の第9の実施の形態について説明する。
本実施形態においては、半導体発光装置の外囲器のうちで、半導体発光素子の下側にあたる部分に蛍光物質を配置することにより、半導体発光素子からの光を高い効率で波長変換して外部に取り出すことができる半導体発光装置を実現することができる。さらに具体的には、リード・フレーム、ステム、あるいは基板の発光素子のマウント部分に蛍光物質を配置する。
【0209】
図65は、本実施形態に係る半導体発光装置を例示する模式図である。すなわち、同図に断面図として表した半導体発光装置100Hは、いわゆるリード・フレーム・タイプのLEDランプである。そして、半導体発光素子990は、リード・フレーム110にマウントされ、樹脂140により封止されている。ここで、本実施形態においては、リード・フレーム110と半導体発光素子990との間に蛍光物質層FLが配置されており、半導体発光素子990からの光を波長変換して、外部に取り出すことができるようにされている。
【0210】
このような蛍光物質層FLを形成する方法を以下に説明する。
【0211】
第1の方法としては、半導体発光素子990をマウントするための接着剤に蛍光物質を混入する方法を挙げることができる。接着剤の種類としては、例えば、樹脂系、ゴム系、有機材料系、無機材料系、澱粉質系、タンパク質系、タール系、金属半田系などを挙げることができる。ここで、無機系の溶媒を用いた場合には、耐熱性や耐薬品性が高く、不燃性も得られる点で有利である。また、ゴム系、澱粉質あるいはタンパク質を用いた場合には、乾燥後の応力が緩和され、接着剤の残留応力に起因する素子の劣化やワイアの断線などの不良を防止することができる点で有利である。また、澱粉質やタンパク質は、水溶性を有する点で扱いやすいという利点も有する。
【0212】
これらの接着剤に所定の蛍光物質を分散させ、リード・フレームのマウント面に塗布した後に、半導体発光素子990を載置して、接着剤を硬化させることにより、半導体発光素子990の下に蛍光物質層FLを設けることができる。
【0213】
第2の方法としては、リード・フレームのマウント面に蛍光物質を塗布、乾燥させ、その上に新たに接着剤を用いて半導体発光素子990を固定する方法を挙げることができる。ここで、蛍光物質を塗布するための溶媒としては、図16に関して前述したような種々のものを挙げることができる。
【0214】
第3の方法としては、予め平板(タブレット)状に加工した蛍光物質層FLをリード・フレームのマウント面上に接着剤などにより固定し、その上に半導体発光素子990を固定する方法を挙げることができる。
【0215】
本実施形態においても、半導体発光素子990は、蛍光物質を含有しているものである必要はない。しかし、通常得られる多くの蛍光物質において高い波長変換効率を得るためには、青色若しくはそれよりも波長が短い紫外線領域において、高い輝度を有する半導体発光素子であることが望ましい。このような半導体発光素子としては、例えば、図1や図2に関して説明したような、GaN系、ZnSe系、SiC系、ZnS系、BN系などの半導体材料を発光層に用いた発光素子を挙げることができる。
【0216】
また、本実施形態においても、用いる蛍光物質としては、第1実施形態において説明したような種々の無機蛍光体や有機蛍光体を適宜選択して用いることができる。その選択に際しては、用いる半導体発光素子の発光波長と、所望の取り出し光の波長との関係において、高い波長変換効率を有するような蛍光物質を選択することが望ましい。また、可視光領域以外の波長の光で効果的に励起されるものを選択することが望ましい。可視光で励起される蛍光物質を用いると、半導体発光装置を並列に配置した時にいわゆる「混色」が生ずるからである。すなわち、半導体発光装置の蛍光物質が、隣接する発光装置からの可視光を受けて励起され、不必要な発光を生ずることがあるからである。
【0217】
本実施形態によれば、半導体発光素子990からの光を蛍光体層FLで波長変換して外部に取り出すので、発光波長の均一性が非常に良好となる。すなわち、蛍光体の発光波長は、励起光の強度や波長に依存することなく、一定であるので半導体発光素子の特性にばらつきがあるような場合でも、半導体発光装置の発光波長は、安定する。また、同様の理由で、駆動電流や印加電圧に依存した発光波長のばらつきを抑制することもできる。
【0218】
また、本実施形態においては、光源が発光素子近傍に限定される。したがって、発光素子からの光が蛍光体層FLの内部を通過する光路が、光の方向に依存せずほぼ一定となり変換効率も均一となる。その結果として、発光装置から取り出した光の波長が方向に依存して変化するという問題が解消される。
【0219】
また、本実施形態によれば、発光装置の寿命をのばし、製造コストも低減することができる。さらに、励起光源として、紫外線領域の光を利用することにより、可視光領域で生ずる「混色」を解消することもできる。
【0220】
以下、本実施形態に係る半導体発光装置の具体例について、図面を参照しつつ説明する。なお、以下に説明する具体例においては、前述と同一の箇所には同一の符合を付して説明を省略する。
【0221】
図66は、本実施形態による第2の半導体発光装置を例示する模式図である。すなわち、同図に断面図として表した半導体発光装置200Hは、いわゆるステム・タイプのLEDランプである。そして、そのステム210と半導体発光素子990との間に、前述したいずれかの方法により、蛍光物質層FLが配置されている。
【0222】
図67は、本実施形態による第3の半導体発光装置を例示する模式図である。すなわち、同図に断面図として表した半導体発光装置250Hは、いわゆる基板タイプのSMDランプである。そして、その基板260と半導体発光素子990との間に、前述したいずれかの方法により、蛍光物質層FLが配置されている。
【0223】
図68は、本実施形態による第4の半導体発光装置を例示する模式図である。すなわち、同図に断面図として表した半導体発光装置300Hは、いわゆるリード・フレーム・タイプのSMDランプである。そして、そのリード・フレーム310Hと半導体発光素子990との間に、前述したいずれかの方法により、蛍光物質層FLが配置されている。
【0224】
図69は、本実施形態による第5の半導体発光装置を例示する模式図である。すなわち、同図に断面図として表した半導体発光装置350Hは、いわゆる面発光型の半導体発光装置である。そして、そのリード・フレーム360、362と半導体発光素子990との間に、前述したいずれかの方法により、蛍光物質層FLが配置されている。
【0225】
図70は、本実施形態による第6の半導体発光装置を例示する模式図である。すなわち、同図に断面図として表した半導体発光装置400Hは、いわゆるドーム型の半導体発光装置である。そして、そのリード・フレーム410と半導体発光素子990との間に、前述したいずれかの方法により、に蛍光物質層FLが配置されている。
【0226】
図71は、本実施形態による第7の半導体発光装置を例示する模式図である。すなわち、同図に平面図および断面図として表した半導体発光装置450Hは、いわゆるメータ指針型の半導体発光装置である。そして、その基板460と半導体発光素子990との間に、前述したいずれかの方法により、蛍光物質層FLが配置されている。
【0227】
図72は、本実施形態による第8の半導体発光装置を例示する模式図である。すなわち、同図に断面図として表した半導体発光装置500Hは、いわゆる基板タイプの7セグメント型半導体発光装置である。そして、その基板510と半導体発光素子990との間に、前述したいずれかの方法により、蛍光物質層FLが配置されている。なお、同図に示した例は、いわゆる「中空タイプ」を表すが、この他にも「樹脂封止タイプ」についても本実施形態を同様に適用することができる。
【0228】
図73は、本実施形態による第9の半導体発光装置を例示する模式図である。すなわち、同図に断面図として表した半導体発光装置550Hは、いわゆるリード・フレーム・タイプの7セグメント型半導体発光装置である。そして、そのリード・フレーム560と半導体発光素子990との間に、前述したいずれかの方法により、蛍光物質層FLが配置されている。
【0229】
図74は、本実施形態による第10の半導体発光装置を例示する模式図である。すなわち、同図に断面図として表した半導体発光装置650Hは、いわゆるマトリクス型の半導体発光装置である。そして、その基板660と半導体発光素子990との間に、前述したいずれかの方法により、蛍光物質層FLが配置されている。
【0230】
図75は、本実施形態による第11の半導体発光装置を例示する模式図である。すなわち、同図に断面図として表した半導体発光装置700Hは、いわゆるアレイ型の半導体発光装置である。そして、その反射板722と半導体発光素子990その間に、前述したいずれかの方法により、蛍光物質層FLが配置されている。
【0231】
図76は、本実施形態による第12の半導体発光装置を例示する模式図である。すなわち、同図に断面図として表した半導体発光装置750Hは、いわゆるキャン型レーザとしての半導体発光装置である。そして、そのステム770と半導体発光素子990との間に、前述したいずれかの方法により、蛍光物質層FLが配置されている。
【0232】
以上、本発明の第9の実施形態の具体例について、図65〜図76を参照しつつ説明した。前述したいずれの具体例においても、図65に関して前述した種々の効果を同様に得ることができる。
【0233】
次に、本発明の第10の実施の形態について説明する。
本実施形態においては、半導体発光装置のリード・フレームなどの光反射面に蛍光物質を塗布することにより、半導体発光素子からの光を効率良く波長変換して外部に取り出すことができる半導体発光装置を実現することができる。
【0234】
図77は、本実施形態に係る半導体発光装置を例示する模式図である。すなわち、同図に断面図として表した半導体発光装置100Iは、いわゆるリード・フレーム・タイプのLEDランプである。そして、半導体発光素子990は、リード・フレーム110にマウントされ、樹脂140により封止されている。ここで、本実施形態においては、リード・フレーム110の光反射面の上に蛍光物質層FLが形成されており、半導体発光素子990からの光を波長変換して、外部に取り出すことができるようにされている。
【0235】
このような蛍光物質層FLは、例えば塗布により形成することができる。すなわち、溶剤に蛍光物質を分散させ、塗布して乾燥させることにより、蛍光物質層FLを形成することができる。溶剤の種類としては、例えば、樹脂系、ゴム系、有機材料系、無機材料系、澱粉質系、タンパク質、タール系、金属半田系などを挙げることができる。ここで、無機系の溶媒を用いた場合には、耐熱性や耐薬品性が高く、不燃性も得られる点で有利である。また、ゴム系、澱粉質あるいはタンパク質を用いた場合には、乾燥後の応力が緩和され、溶剤の残留応力に起因する素子の劣化やワイアの断線などの不良を防止することができる点で有利である。また、澱粉質やタンパク質は、水溶性を有する点で扱いやすいという利点も有する。
【0236】
本実施形態においても、半導体発光素子990は、蛍光物質を含有しているものである必要はない。しかし、通常得られる多くの蛍光物質において高い波長変換効率を得るためには、青色若しくはそれよりも波長が短い紫外線領域において、高い輝度を有する半導体発光素子であることが望ましい。このような半導体発光素子としては、例えば、図1や図2に関して説明したような、GaN系、ZnSe系、SiC系、ZnS系、BN系などの半導体材料を発光層に用いた発光素子を挙げることができる。
【0237】
また、本実施形態においても、用いる蛍光物質としては、第1実施形態において説明したような種々の無機蛍光体や有機蛍光体を適宜選択して用いることができる。その選択に際しては、用いる半導体発光素子の発光波長と、所望の取り出し光の波長との関係において、高い波長変換効率を有するような蛍光物質を選択することが望ましい。また、可視光領域以外の波長の光で効果的に励起されるものを選択することが望ましい。可視光で励起される蛍光物質を用いると、半導体発光装置を並列に配置した時にいわゆる「混色」が生ずるからである。すなわち、半導体発光装置の蛍光物質が、隣接する発光装置からの可視光を受けて励起され、不必要な発光を生ずることがあるからである。
【0238】
本実施形態によれば、半導体発光素子990からの光を蛍光体層FLで波長変換して外部に取り出すので、発光波長の均一性が非常に良好となる。すなわち、蛍光体の発光波長は、励起光の強度や波長に依存することなく、一定であるので半導体発光素子の特性にばらつきがあるような場合でも、半導体発光装置の発光波長は、安定する。また、同様の理由で、駆動電流や印加電圧に依存した発光波長のばらつきを抑制することもできる。
【0239】
また、本実施形態においては、光源が発光素子近傍に限定される。したがって、発光素子からの光が蛍光体層FLの内部を通過する光路が、光の方向に依存せずほぼ一定となり変換効率も均一となる。その結果として、発光装置から取り出した光の波長が方向に依存して変化するという問題が解消される。
【0240】
また、本実施形態によれば、発光装置の寿命をのばし、製造コストも低減することができる。さらに、励起光源として、紫外線領域の光を利用することにより、可視光領域で生ずる「混色」を解消することもできる。
【0241】
以下、本実施形態に係る半導体発光装置の具体例について、図面を参照しつつ説明する。なお、以下に説明する具体例においては、前述と同一の箇所には同一の符合を付して説明を省略する。
【0242】
図78は、本実施形態による第2の半導体発光装置を例示する模式図である。すなわち、同図に断面図として表した半導体発光装置200Iは、いわゆるステム・タイプのLEDランプである。そして、そのステム210の光反射面の上に蛍光物質層FLが塗布されている。
【0243】
図79は、本実施形態による第3の半導体発光装置を例示する模式図である。すなわち、同図に断面図として表した半導体発光装置250Iは、いわゆる基板タイプのSMDランプである。そして、その基板260の光反射面の上に蛍光物質層FLが塗布されている。
【0244】
図80は、本実施形態による第4の半導体発光装置を例示する模式図である。すなわち、同図に断面図として表した半導体発光装置300Iは、いわゆるリード・フレーム・タイプのSMDランプである。そして、そのリード・フレーム310の光反射面の上に蛍光物質層FLが塗布されている。
【0245】
図81は、本実施形態による第5の半導体発光装置を例示する模式図である。すなわち、同図に断面図として表した半導体発光装置350Iは、いわゆる面発光型の半導体発光装置である。そして、その光反射板370の上に蛍光物質層FLが塗布されている。
【0246】
図82は、本実施形態による第6の半導体発光装置を例示する模式図である。すなわち、同図に断面図として表した半導体発光装置400Iは、いわゆるドーム型の半導体発光装置である。そして、そのリード・フレーム410の光反射面の上に蛍光物質層FLが塗布されている。
【0247】
図83は、本実施形態による第7の半導体発光装置を例示する模式図である。すなわち、同図に平面図および断面図として表した半導体発光装置450Iは、いわゆるメータ指針型の半導体発光装置である。そして、その基板460の光反射面の上に、蛍光物質層FLが塗布されている。
【0248】
図84は、本実施形態による第8の半導体発光装置を例示する模式図である。すなわち、同図に断面図として表した半導体発光装置500Iは、いわゆる基板タイプの7セグメント型半導体発光装置である。そして、その光反射板520の上に蛍光物質層FLが塗布されている。なお、同図に示した例は、いわゆる「中空タイプ」を表すが、この他にも「樹脂封止タイプ」についても本実施形態を同様に適用することができる。
【0249】
図85は、本実施形態による第9の半導体発光装置を例示する模式図である。すなわち、同図に断面図として表した半導体発光装置550Iは、いわゆるリード・フレーム・タイプの7セグメント型半導体発光装置である。そして、その光反射板570の表面に蛍光物質層FLが塗布されている。
【0250】
図86は、本実施形態による第10の半導体発光装置を例示する模式図である。すなわち、同図に断面図として表した半導体発光装置650Iは、いわゆるマトリクス型の半導体発光装置である。そして、その光反射板670の表面に蛍光物質層FLが塗布されている。
【0251】
図87は、本実施形態による第11の半導体発光装置を例示する模式図である。すなわち、同図に断面図として表した半導体発光装置700Iは、いわゆるアレイ型の半導体発光装置である。そして、その光反射板722および仕切板724の表面に蛍光物質層FLが塗布されている。
【0252】
図88は、本実施形態による第12の半導体発光装置を例示する模式図である。すなわち、同図に断面図として表した半導体発光装置750Iは、いわゆるキャン型レーザとしての半導体発光装置である。そして、そのステム770の光反射面に蛍光物質層FLが塗布されている。
【0253】
以上、本発明の第10の実施形態の具体例について、図77〜図88を参照しつつ説明した。前述したいずれの具体例においても、図77に関して前述した種々の効果を同様に得ることができる。
【0254】
次に、本発明の第11の実施の形態について説明する。
本実施形態においては、半導体発光装置の光取り出し部に蛍光物質の層を配置することにより、半導体発光素子からの光を効率良く波長変換して外部に取り出すことができる半導体発光装置を実現することができる。
【0255】
図89は、本実施形態に係る半導体発光装置を例示する模式図である。すなわち、同図に断面図として表した半導体発光装置350Jは、いわゆる面発光型の半導体発光装置である。そして、発光装置の光取り出し窓部に蛍光物質層FLが配置されており、半導体発光素子990からの光を波長変換して、外部に取り出すことができるようにされている。
【0256】
このような蛍光物質層FLは、例えば、蛍光物質を分散させた溶剤を光取り出し窓上に塗布し、乾燥させることにより形成することができる。溶剤の種類としては、前述した場合と同様に、例えば、樹脂系、ゴム系、有機材料系、無機材料系、澱粉質系、タンパク質、タール系、金属半田系などを挙げることができる。ここで、無機系の溶媒を用いた場合には、耐熱性や耐薬品性が高く、不燃性も得られる点で有利である。また、ゴム系、澱粉質あるいはタンパク質を用いた場合には、乾燥後の応力が緩和され、溶剤の残留応力に起因するクラックなどの不良を防止することができる点で有利である。また、澱粉質やタンパク質は、水溶性を有する点で扱いやすいという利点も有する。
【0257】
また、予め蛍光物質を塗布あるいは内部に分散させた光透過性フィルムを、半導体発光装置の光取り出し窓に貼り付けても良い。
【0258】
一方、光取り出し部において、集光レンズを有するような半導体発光装置の場合は、蛍光物質をそのレンズ表面に塗布あるいは内部に分散させても良い。
【0259】
本実施形態においても、半導体発光素子990は、蛍光物質を含有しているものである必要はない。しかし、通常得られる多くの蛍光物質において高い波長変換効率を得るためには、青色若しくはそれよりも波長が短い紫外線領域において、高い輝度を有する半導体発光素子であることが望ましい。このような半導体発光素子としては、例えば、図1や図2に関して説明したような、GaN系、ZnSe系、SiC系、ZnS系、BN系などの半導体材料を発光層に用いた発光素子を挙げることができる。
【0260】
また、本実施形態においても、用いる蛍光物質としては、第1実施形態において説明したような種々の無機蛍光体や有機蛍光体を適宜選択して用いることができる。その選択に際しては、用いる半導体発光素子の発光波長と、所望の取り出し光の波長との関係において、高い波長変換効率を有するような蛍光物質を選択することが望ましい。また、可視光領域以外の波長の光で効果的に励起されるものを選択することが望ましい。可視光で励起される蛍光物質を用いると、半導体発光装置を並列に配置した時にいわゆる「混色」が生ずるからである。すなわち、半導体発光装置の蛍光物質が、隣接する発光装置からの可視光を受けて励起され、不必要な発光を生ずることがあるからである。
【0261】
本実施形態によれば、半導体発光素子990からの光を蛍光体層FLで波長変換して外部に取り出すので、発光波長の均一性が非常に良好となる。すなわち、蛍光体の発光波長は、励起光の強度や波長に依存することなく、一定であるので半導体発光素子の特性にばらつきがあるような場合でも、半導体発光装置の発光波長は、安定する。また、同様の理由で、駆動電流や印加電圧に依存した発光波長のばらつきを抑制することもできる。
【0262】
また、本実施形態によれば、発光装置の寿命をのばし、製造コストも低減することができる。さらに、励起光源として、紫外線領域の光を利用することにより、可視光領域で生ずる「混色」を解消することもできる。
【0263】
以下、本実施形態に係る半導体発光装置の具体例について、図面を参照しつつ説明する。なお、以下に説明する具体例においては、前述と同一の箇所には同一の符合を付して説明を省略する。
【0264】
図90は、本実施形態による第2の半導体発光装置を例示する模式図である。すなわち、同図に平面図および断面図として表した半導体発光装置450Jは、いわゆるメータ指針型の半導体発光装置である。そして、その光取り出し部に、前述したいずれかの方法により蛍光物質層FLが形成されている。
【0265】
図91は、本実施形態による第3の半導体発光装置を例示する模式図である。すなわち、同図に断面図として表した半導体発光装置500Jは、いわゆる基板タイプの7セグメント型半導体発光装置である。そして、その光取り出し部に、前述したいずれかの方法により、蛍光物質層FLが形成されている。なお、同図に示した例は、いわゆる「中空タイプ」を表すが、この他にも「樹脂封止タイプ」についても本実施形態を同様に適用することができる。
【0266】
図92は、本実施形態による第4の半導体発光装置を例示する模式図である。すなわち、同図に断面図として表した半導体発光装置550Jは、いわゆるリード・フレーム・タイプの7セグメント型半導体発光装置である。そして、その光取り出し部に、前述したいずれかの方法により、蛍光物質層FLが形成されている。
【0267】
図93は、本実施形態による第5の半導体発光装置を例示する模式図である。すなわち、同図に断面図として表した半導体発光装置650Jは、いわゆるマトリクス型の半導体発光装置である。そして、その光取り出し部に、前述したいずれかの方法により、蛍光物質層FLが形成されている。
【0268】
図94は、本実施形態による第6の半導体発光装置を例示する模式図である。すなわち、同図に断面図として表した半導体発光装置700Jは、いわゆるアレイ型の半導体発光装置である。そして、そのロッド・レンズ740に蛍光物質が含有されている。また、ロッド・レンズ740の表面に蛍光物質を塗布、あるいは蛍光物質を含有した透明フィルムを貼り付けても良い。
【0269】
図95は、本実施形態による第7の半導体発光装置を例示する模式図である。すなわち、同図に断面図として表した半導体発光装置750Jは、いわゆるキャン型レーザとしての半導体発光装置である。そして、その光取り出し部に、前述したいずれかの方法により、蛍光物質層FLが形成されている。
【0270】
以上、本発明の第11の実施形態の具体例について、図89〜図95を参照しつつ説明した。前述したいずれの具体例においても、図89に関して前述した種々の効果も同様に得ることができる。
【0271】
次に、本発明の第12の実施の形態について説明する。
本実施形態においては、半導体発光装置の発光素子の光取り出し部の近傍に蛍光物質の塊を配置することにより、半導体発光素子からの光を効率良く波長変換して外部に取り出すことができる半導体発光装置を実現することができる。
【0272】
図96は、本実施形態に係る半導体発光装置を例示する模式図である。すなわち、同図(a)および(b)に断面図として表した半導体発光装置100Kおよび100Lは、いわゆるリード・フレーム・タイプのLEDランプである。
【0273】
同図(a)に示したLEDランプ100Kにおいては、平板状に加工した蛍光体の塊FLを半導体発光素子990の上方に配置して波長変換するように構成されている。また、同図(b)に示したLEDランプ100Lにおいては、円盤状に加工した蛍光体の塊FLが半導体発光素子990の上方に配置され、さらにその周囲を覆うように加工した蛍光体の塊FLが配置されている。このような蛍光体の塊FLは、例えば、有機材料や無機材料などの所定の媒体に蛍光体を混合して焼結することにより形成することができる。また、その形状や配置する位置については、半導体発光装置の構成に応じて適宜最適化することができる。本実施形態においても、半導体発光素子990から放出された光は蛍光体FLにより波長変換されて外部に取り出すことができるようになる。従って、前述した各実施形態と同様の効果を得ることができる。
【0274】
【発明の効果】
本発明は、以上説明したような形態で実施され、以下に説明する効果を奏する。
本発明によれば、半導体発光素子の発光層からの発光を直接取り出すことがなく、蛍光物質により波長変換することとしているので、半導体発光素子の製造パラメータのばらつき、駆動電流、温度などに依存して、発光波長が変動するという問題を解消することができる。すなわち、本発明によれば、発光波長が極めて安定で、発光輝度と発光波長とを独立して制御することができるようになる。
【0275】
また、本発明によれば、用いる蛍光物質を適宜組み合わせるようにしたので、つまり、赤(R)、緑(G)、青(B)の蛍光物質を適宜混合するようにしたので、白色光の発光を容易に得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による第1の半導体発光素子の概略構成を表す断面図である。
【図2】本発明による第2の半導体発光素子の概略構成を表す断面図である。
【図3】本発明の第2実施形態に係る第1の半導体発光装置を表す断面模式図である。
【図4】本発明の第2実施形態に係る第2の半導体発光装置を表す断面模式図である。
【図5】本発明の第2実施形態に係る第3の半導体発光装置を表す断面模式図である。
【図6】本発明の第2実施形態に係る第4の半導体発光装置を表す断面模式図である。
【図7】本発明の第2実施形態に係る第5の半導体発光装置を表す断面模式図である。
【図8】本発明の第2実施形態に係る第6の半導体発光装置を表す断面模式図である。
【図9】本発明の第2実施形態に係る第7の半導体発光装置を表す断面模式図である。
【図10】本発明の第2実施形態に係る第8の半導体発光装置を表す断面模式図である。
【図11】本発明の第2実施形態に係る第9の半導体発光装置を表す断面模式図である。
【図12】本発明の第2実施形態に係る第10の半導体発光装置を表す断面模式図である。
【図13】本発明の第2実施形態に係る第11の半導体発光装置を表す断面模式図である。
【図14】本発明の第2実施形態に係る第12の半導体発光装置を表す断面模式図である。
【図15】本発明の第2実施形態に係る第13の半導体発光装置を表す断面模式図である。
【図16】本発明の第3実施形態に係る第1の半導体発光装置を表す断面模式図である。
【図17】本発明の第3実施形態に係る第2の半導体発光装置を表す断面模式図である。
【図18】本発明の第3実施形態に係る第3の半導体発光装置を表す断面模式図である。
【図19】本発明の第3実施形態に係る第4の半導体発光装置を表す断面模式図である。
【図20】本発明の第3実施形態に係る第5の半導体発光装置を表す断面模式図である。
【図21】本発明の第3実施形態に係る第6の半導体発光装置を表す断面模式図である。
【図22】本発明の第3実施形態に係る第7の半導体発光装置を表す断面模式図である。
【図23】本発明の第3実施形態に係る第8の半導体発光装置を表す断面模式図である。
【図24】本発明の第3実施形態に係る第9の半導体発光装置を表す断面模式図である。
【図25】本発明の第3実施形態に係る第10の半導体発光装置を表す断面模式図である。
【図26】本発明の第3実施形態に係る第11の半導体発光装置を表す断面模式図である。
【図27】本発明の第4実施形態に係る第1の半導体発光装置を表す模式図である。
【図28】本発明の第4実施形態に係る第2の半導体発光装置を表す模式図である。
【図29】本発明の第4実施形態に係る第3の半導体発光装置を表す模式図である。
【図30】本発明の第4実施形態に係る第4の半導体発光装置を表す模式図である。
【図31】本発明の第4実施形態に係る第5の半導体発光装置を表す模式図である。
【図32】本発明の第4実施形態に係る第6の半導体発光装置を表す模式図である。
【図33】本発明の第4実施形態に係る第7の半導体発光装置を表す模式図である。
【図34】本発明の第4実施形態に係る第8の半導体発光装置を表す模式図である。
【図35】本発明の第5実施形態に係る第1の半導体発光装置を表す模式図である。
【図36】本発明の第5実施形態に係る第2の半導体発光装置を表す模式図である。
【図37】本発明の第5実施形態に係る第3の半導体発光装置を表す模式図である。
【図38】本発明の第5実施形態に係る第4の半導体発光装置を表す模式図である。
【図39】本発明の第5実施形態に係る第5の半導体発光装置を表す模式図である。
【図40】本発明の第5実施形態に係る第6の半導体発光装置を表す模式図である。
【図41】本発明の第6実施形態に係る第1の半導体発光装置を表す模式図である。
【図42】本発明の第6実施形態に係る第2の半導体発光装置を表す模式図である。
【図43】本発明の第6実施形態に係る第3の半導体発光装置を表す模式図である。
【図44】本発明の第6実施形態に係る第4の半導体発光装置を表す模式図である。
【図45】本発明の第6実施形態に係る第5の半導体発光装置を表す模式図である。
【図46】本発明の第6実施形態に係る第6の半導体発光装置を表す模式図である。
【図47】本発明の第7実施形態に係る第1の半導体発光装置を表す模式図である。
【図48】本発明の第7実施形態に係る第2の半導体発光装置を表す模式図である。
【図49】本発明の第7実施形態に係る第3の半導体発光装置を表す模式図である。
【図50】本発明の第7実施形態に係る第4の半導体発光装置を表す模式図である。
【図51】本発明の第7実施形態に係る第5の半導体発光装置を表す模式図である。
【図52】本発明の第7実施形態に係る第6の半導体発光装置を表す模式図である。
【図53】本発明の第8実施形態に係る第1の半導体発光装置を表す模式図である。
【図54】本発明の第8実施形態に係る第2の半導体発光装置を表す模式図である。
【図55】本発明の第8実施形態に係る第3の半導体発光装置を表す模式図である。
【図56】本発明の第8実施形態に係る第4の半導体発光装置を表す模式図である。
【図57】本発明の第8実施形態に係る第5の半導体発光装置を表す模式図である。
【図58】本発明の第8実施形態に係る第6の半導体発光装置を表す模式図である。
【図59】本発明の第8実施形態に係る第7の半導体発光装置を表す模式図である。
【図60】本発明の第8実施形態に係る第8の半導体発光装置を表す模式図である。
【図61】本発明の第8実施形態に係る第9の半導体発光装置を表す模式図である。
【図62】本発明の第8実施形態に係る第10の半導体発光装置を表す模式図である。
【図63】本発明の第8実施形態に係る第11の半導体発光装置を表す模式図である。
【図64】本発明の第8実施形態に係る第12の半導体発光装置を表す模式図である。
【図65】本発明の第9実施形態に係る第1の半導体発光装置を表す模式図である。
【図66】本発明の第9実施形態に係る第2の半導体発光装置を表す模式図である。
【図67】本発明の第9実施形態に係る第3の半導体発光装置を表す模式図である。
【図68】本発明の第9実施形態に係る第4の半導体発光装置を表す模式図である。
【図69】本発明の第9実施形態に係る第5の半導体発光装置を表す模式図である。
【図70】本発明の第9実施形態に係る第6の半導体発光装置を表す模式図である。
【図71】本発明の第9実施形態に係る第7の半導体発光装置を表す模式図である。
【図72】本発明の第9実施形態に係る第8の半導体発光装置を表す模式図である。
【図73】本発明の第9実施形態に係る第9の半導体発光装置を表す模式図である。
【図74】本発明の第9実施形態に係る第10の半導体発光装置を表す模式図である。
【図75】本発明の第9実施形態に係る第11の半導体発光装置を表す模式図である。
【図76】本発明の第9実施形態に係る第12の半導体発光装置を表す模式図である。
【図77】本発明の第10実施形態に係る第1の半導体発光装置を表す模式図である。
【図78】本発明の第10実施形態に係る第2の半導体発光装置を表す模式図である。
【図79】本発明の第10実施形態に係る第3の半導体発光装置を表す模式図である。
【図80】本発明の第10実施形態に係る第4の半導体発光装置を表す模式図である。
【図81】本発明の第10実施形態に係る第5の半導体発光装置を表す模式図である。
【図82】本発明の第10実施形態に係る第6の半導体発光装置を表す模式図である。
【図83】本発明の第10実施形態に係る第7の半導体発光装置を表す模式図である。
【図84】本発明の第10実施形態に係る第8の半導体発光装置を表す模式図である。
【図85】本発明の第10実施形態に係る第9の半導体発光装置を表す模式図である。
【図86】本発明の第10実施形態に係る第10の半導体発光装置を表す模式図である。
【図87】本発明の第10実施形態に係る第11の半導体発光装置を表す模式図である。
【図88】本発明の第10実施形態に係る第12の半導体発光装置を表す模式図である。
【図89】本発明の第11実施形態に係る第1の半導体発光装置を表す模式図である。
【図90】本発明の第11実施形態に係る第2の半導体発光装置を表す模式図である。
【図91】本発明の第11実施形態に係る第3の半導体発光装置を表す模式図である。
【図92】本発明の第11実施形態に係る第4の半導体発光装置を表す模式図である。
【図93】本発明の第11実施形態に係る第5の半導体発光装置を表す模式図である。
【図94】本発明の第11実施形態に係る第6の半導体発光装置を表す模式図である。
【図95】本発明の第11実施形態に係る第7の半導体発光装置を表す模式図である。
【図96】本発明の第12実施形態に係る半導体発光装置を表す模式図である。
【図97】従来の窒化ガリウム系発光素子の構成を表す概略断面図である。
【符号の説明】
10、50 半導体発光素子
100、200 LEDランプ
250、300 SMDランプ
350 面発光型発光装置
400 ドーム型発光装置
450 メータ指針型発光装置
500、550 7セグメント型発光装置
600 レベル・メータ型発光装置
650 マトリクス型発光装置
700 アレイ型発光装置
750 キャン型発光装置
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a semiconductor light emitting element, a semiconductor light emitting device, and a manufacturing method thereof. More specifically, the present invention relates to a semiconductor light-emitting element, a semiconductor light-emitting device, and a method for manufacturing the same, which can extract light having a wavelength converted with high efficiency by exciting a phosphor.
[0002]
[Prior art]
Semiconductor light-emitting elements and various semiconductor light-emitting devices equipped with the semiconductor light-emitting elements have many advantages such as compactness, low power consumption, and high reliability. The display panel, railway / traffic signal, in-vehicle lamp, etc. are also being widely applied.
[0003]
Among these semiconductor light emitting devices, light emitting devices using gallium nitride based semiconductors have recently attracted attention. A gallium nitride based semiconductor is a direct transition type III-V compound conductor and has a feature that it can emit light with high efficiency in a relatively short wavelength region.
[0004]
In this specification, “gallium nitride semiconductor” means In x Al y Ga 1-xy Semiconductors of all compositions in which the composition ratios x and y are changed in the range from zero to 1 in the chemical formula N (0 ≦ x, y ≦ 1, x + y ≦ 1) are included. For example, InGaN (x> 0, y = 0) is also included in the “gallium nitride-based semiconductor”.
[0005]
Gallium nitride semiconductors are promising as materials for LEDs and semiconductor lasers because the band gap changes from 1.89 to 6.2 eV by controlling the composition x and y. In particular, if light can be emitted with high brightness in the blue or ultraviolet wavelength region, the recording capacity of various optical discs can be doubled and the display device can be made full color. So, In x Al y Ga 1-xy Short-wavelength light emitting devices using N-based semiconductors are being rapidly developed to improve their initial characteristics and reliability.
[0006]
References disclosing the structure of a conventional light emitting device using such a gallium nitride based semiconductor include, for example, Jpn. J. et al. Appl. Phys. 28 (1989) p. L2112, Jpn. J. et al. Appl. Phys. 32 (1993) p. L8 or JP-A-5-291621.
[0007]
FIG. 97 is a schematic cross-sectional view showing a configuration of a conventional gallium nitride light-emitting element. The schematic configuration will be described as follows. That is, the light emitting device 100 has a semiconductor multilayer structure stacked on the sapphire substrate 112. On the sapphire substrate 112, a buffer layer 114, an n-type contact layer 116, an n-type cladding layer 118, a light emitting layer 120, a p-type cladding layer 122, and a p-type contact layer 124 are formed in this order.
[0008]
The material of the buffer layer 114 can be n-type GaN, for example. The n-type contact layer 116 is an n-type semiconductor layer having a high carrier concentration so as to ensure ohmic contact with the n-side electrode 134, and the material thereof can be, for example, GaN. Each of the n-type cladding layer 118 and the p-type cladding layer 122 has a role of confining light in the light emitting layer 120 and is required to have a refractive index lower than that of the light emitting layer. The material can be, for example, AlGaN having a larger bad gap than the light emitting layer 120. The light emitting layer 120 is a semiconductor layer that emits light by recombination of charges injected as current into the light emitting element. As the material, for example, undoped InGaN can be used. The p-type contact layer 124 is a p-type semiconductor layer having a high carrier concentration so as to ensure ohmic contact with the p-side electrode, and the material thereof can be, for example, GaN.
[0009]
A p-side electrode layer 126 is deposited on the p-type contact layer 124.
An n-side electrode layer 134 is deposited on the n-type contact layer 118.
[0010]
A current blocking layer 130 is formed on a part of the p-type contact layer 124. A bonding pad 132 made of Au is deposited on the current blocking layer 130, and a part thereof is in contact with the p-side electrode 126. A wire (not shown) for supplying a driving current to the element is bonded to the bonding pad 132.
[0011]
The current blocking layer 130 has a role of suppressing light emission from occurring below the Au electrode 132. That is, in the light emitting element 100, light emitted from the light emitting layer 120 is transmitted through the electrode layer 126 and extracted upward. However, the bonding pad 132 cannot transmit light because the electrode is thick. Therefore, by providing the current blocking layer 130, a driving current is not injected under the bonding pad 132, and unnecessary light emission is suppressed.
[0012]
A bonding pad 132 is also stacked on the n-side electrode layer 134. The bonding pad 132 can be formed by depositing Au thick. Further, the surface portion other than the bonding pad 132 is covered with a silicon oxide layer 145.
[0013]
In the light emitting device 100 described above, the back surface side of the substrate 112 is bonded to a mounting member (not shown) such as a lead frame or a mounting substrate, and wires are bonded to the bonding pads 132 to supply drive current.
[0014]
[Problems to be solved by the invention]
However, the conventional light emitting / emitting device as shown in FIG. 97 has the following problems because it has a structure in which the light emitted from the semiconductor light emitting element is directly taken out to the outside.
[0015]
First, there is a problem that the emission wavelength varies from element to element due to variations in the structure of the light emitting elements. That is, even if the semiconductor light emitting device is manufactured under the same conditions, the emission wavelength tends to vary due to variations in the amount of impurities mixed in and the thickness of each layer.
[0016]
Secondly, there has been a problem that the emission wavelength varies depending on the drive current. In other words, the emission wavelength may vary depending on the amount of current supplied to the semiconductor light emitting device, and it is difficult to control the emission luminance and the emission wavelength independently.
[0017]
Third, there is a problem that the emission wavelength varies depending on the temperature. In other words, when the temperature of the light emitting layer portion of the semiconductor light emitting device changes, the effective band gap of the light emitting layer also changes, causing a problem that the emission wavelength varies.
[0018]
The present invention has been made in view of this point. That is, an object of the present invention is to provide a semiconductor light emitting device having an extremely stable emission wavelength.
[0019]
[Means for Solving the Problems]
The semiconductor light emitting device of the present invention has a first electrode and a second electrode, emits ultraviolet light from a light emitting layer by current injection, and emits blue light when excited by the ultraviolet light. A semiconductor light emitting device comprising: a phosphor; a green light emitting phosphor that is excited by the ultraviolet light to emit green light; and a red light emitting phosphor that is excited by the ultraviolet light to emit red light; A first lead electrically connected to one electrode and a second lead electrically connected to the second electrode, the blue light emitting phosphor, the green light emitting phosphor, The ratio of the red light emitting phosphor is set so as to emit white light by mixing the blue light, the green light, and the red light.
[0020]
The semiconductor light emitting device of the present invention includes a first electrode and a second electrode, emits ultraviolet light from the light emitting layer by current injection, and emits blue light when excited by the ultraviolet light. Semiconductor light emission in which a blue light emitting phosphor, a green light emitting phosphor that is excited by the ultraviolet light and emits green light, and a red light emitting phosphor that is excited by the ultraviolet light and emits red light are deposited on the surface An element, a first lead electrically connected to the first electrode, and a second lead electrically connected to the second electrode, the blue light-emitting phosphor, The ratio of the green light-emitting phosphor and the red light-emitting phosphor is set so as to emit white light by mixing the blue light, the green light, and the red light. .
[0021]
The semiconductor light-emitting device of the present invention has a first electrode and a second electrode, emits ultraviolet light from the light-emitting layer by current injection, and electrically connects the first electrode. The first lead connected to the second lead, the second lead electrically connected to the second electrode, and the semiconductor light emitting element are provided so as to enclose, and has a cavity inside, on the inner wall surface, Blue light-emitting phosphor that emits blue light when excited by the ultraviolet light, green light-emitting phosphor that emits green light when excited by the ultraviolet light, and red light emission that emits red light when excited by the ultraviolet light And a sealing resin on which the phosphor is deposited, and the ratio of the blue light-emitting phosphor, the green light-emitting phosphor, and the red light-emitting phosphor is the blue light and the green light. The white light emission is set by mixing with the red light. Characterized in that it is.
[0022]
The semiconductor light-emitting device of the present invention has a first electrode and a second electrode, emits ultraviolet light from the light-emitting layer by current injection, and electrically connects the first electrode. A first lead connected to the second electrode, a second lead electrically connected to the second electrode, a blue-emitting phosphor that emits blue light when excited by the ultraviolet light, and the ultraviolet light A dipping resin provided to enclose the semiconductor light emitting element by mixing a green light emitting phosphor that is excited to emit green light and a red light emitting phosphor that is excited by the ultraviolet light to emit red light; A sealing resin provided so as to enclose the dipping resin and the semiconductor light emitting element, and a mixing ratio of the blue light emitting phosphor, the green light emitting phosphor, and the red light emitting phosphor is Blue light and the front Green light, characterized in that it is set to be white light by mixing alignment with the red light.
[0023]
The semiconductor light-emitting device of the present invention has a first electrode and a second electrode, emits ultraviolet light from the light-emitting layer by current injection, and electrically connects the first electrode. A first lead connected to the second electrode, a second lead electrically connected to the second electrode, a blue-emitting phosphor that emits blue light when excited by the ultraviolet light, and the ultraviolet light A green light emitting phosphor that emits green light when excited and a red light emitting phosphor that emits red light when excited by the ultraviolet light are deposited on the surface and are provided so as to enclose the semiconductor light emitting device. A resin, and a sealing resin provided so as to enclose the dipping resin and the semiconductor light emitting element, and a mixing ratio of the blue light emitting phosphor, the green light emitting phosphor, and the red light emitting phosphor But the blue When, with the green light, characterized in that it is set to be white light by mixing alignment with the red light.
[0024]
The semiconductor light-emitting device of the present invention includes a blue light-emitting phosphor that emits blue light when excited by ultraviolet light, a green light-emitting phosphor that emits green light when excited by ultraviolet light, and an ultraviolet light that is excited by ultraviolet light. A mounting member containing a red light-emitting phosphor that emits red light; and a first electrode and a second electrode that are mounted on the mounting member, and are ultraviolet-rayed from the light-emitting layer by current injection. A semiconductor light emitting element that emits light; a first lead electrically connected to the first electrode; and a second lead electrically connected to the second electrode; The mixing ratio of the light-emitting phosphor, the green light-emitting phosphor, and the red light-emitting phosphor is set to emit white light by mixing the blue light, the green light, and the red light. It is characterized by.
[0025]
The semiconductor light-emitting device of the present invention has a mounting member, mounted on the mounting member, and has a first electrode and a second electrode, and emits ultraviolet light from the light-emitting layer by current injection. A semiconductor light emitting element, a blue light emitting phosphor that adheres the semiconductor light emitting element to the mounting member and emits blue light when excited by ultraviolet light, and a green light emitting phosphor that emits green light when excited by ultraviolet light A red light-emitting phosphor that emits red light when excited by ultraviolet light, a first lead electrically connected to the first electrode, and the second electrode A second lead electrically connected, and a mixing ratio of the blue light-emitting phosphor, the green light-emitting phosphor, and the red light-emitting phosphor is the blue light and the green light. , White light emission by mixing with the red light Characterized in that it is set.
[0026]
Further, the semiconductor light emitting device of the present invention has a light reflecting surface, and a blue light emitting phosphor that emits blue light when excited by ultraviolet light and a green light excited by ultraviolet light on the light reflecting surface. A mounting member on which a radiating green light emitting phosphor and a red light emitting phosphor that emits red light when excited by ultraviolet light are deposited, and mounted on the light reflecting surface of the mounting member, and the first electrode A semiconductor light emitting element that emits ultraviolet light from the light emitting layer by current injection, a first lead electrically connected to the first electrode, and the second electrode A second lead electrically connected to the electrode, wherein a mixing ratio of the blue light-emitting phosphor, the green light-emitting phosphor, and the red light-emitting phosphor is the blue light and the green Set to emit white light by mixing light with the red light It is characterized in that is.
[0027]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
According to the present invention, a fluorescent material having a wavelength conversion function is appropriately mixed, deposited, or arranged on the inside or surface of a semiconductor light emitting element, or on the resin portion of a semiconductor light emitting device or the surface or inside of another envelope. Thus, a semiconductor light emitting device capable of converting the wavelength of light emitted from the semiconductor light emitting element and extracting it to the outside is provided.
[0028]
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
First, as a first embodiment of the present invention, a semiconductor light emitting device containing a fluorescent material will be described with a specific example.
[0029]
FIG. 1 is a sectional view showing a schematic configuration of a first semiconductor light emitting device according to the present invention. That is, the semiconductor light emitting device 10 according to the present invention is a gallium nitride based semiconductor light emitting device and has a layered structure laminated on the sapphire substrate 12. On the sapphire substrate 12, a buffer layer 14, an n-type contact layer 16, an n-type cladding layer 18, a light emitting layer 20, a p-type cladding layer 22 and a p-type contact layer 24 are formed in this order.
[0030]
The material of the buffer layer 14 can be, for example, n-type GaN. The n-type contact layer 16 is an n-type semiconductor layer having a high carrier concentration so as to ensure ohmic contact with the n-side electrode 34, and the material thereof can be, for example, GaN. Each of the n-type cladding layer 18 and the p-type cladding layer 22 has a role of confining light in the light emitting layer 20, and is required to have a refractive index lower than that of the light emitting layer. The material can be, for example, AlGaN having a larger bad gap than the light emitting layer 20. The light emitting layer 20 is a semiconductor layer that emits light by recombination of charges injected as current into the light emitting element. As the material, for example, undoped InGaN can be used. The p-type contact layer 24 is a p-type semiconductor layer having a high carrier concentration so as to ensure ohmic contact with the p-side electrode, and the material thereof can be, for example, GaN.
[0031]
A p-side electrode layer 26 is deposited on the p-type contact layer 24. The p-side electrode layer 26 can be formed, for example, by thinly depositing a metal material such as gold so as to have translucency. Alternatively, the p-side electrode layer 26 may be formed of a light-transmitting conductive film such as indium tin oxide (ITO).
An n-side electrode layer 34 is deposited on the n-type contact layer 16.
[0032]
A current blocking layer 30 is formed on a part of the p-type contact layer 24. A bonding pad 32 made of Au is deposited on the current blocking layer 30, and a part thereof is in contact with the p-side electrode 26. A wire (not shown) for supplying a drive current to the element is bonded to the bonding pad 32.
[0033]
The current blocking layer 30 has a role of suppressing light emission from occurring below the Au electrode 32. That is, in the light emitting element 10, light emitted from the light emitting layer 20 is transmitted through the electrode layer 26 and extracted upward. However, the bonding pad 32 cannot transmit light because the electrode is thick. Therefore, by providing the current blocking layer 30, the driving current is not injected under the bonding pad 32, and unnecessary light emission is suppressed.
[0034]
A bonding pad 32 is also laminated on the n-side electrode layer 34. The bonding pad 32 can be formed by depositing Au thick. Further, the surface portion other than the bonding pad 32 is covered with the silicon oxide layer 45.
[0035]
In the present invention, a fluorescent material is contained or deposited in at least one portion of the semiconductor light emitting device 10. Examples of phosphors that are efficiently excited by light in the ultraviolet region include, for example, Y 2 O 2 S: Eu, which emits blue light, is (Sr, Ca, Ba, Eu) 10 (PO 4 ) 6 ・ Cl 2 3 (Ba, Mg, Eu, Mn) O · 8Al 2 O 3 And so on. If these fluorescent materials are mixed in an appropriate ratio, almost all colors in the visible light region can be expressed.
[0036]
Moreover, these fluorescent materials have an absorption peak in a wavelength band of 340 to 380 nm. Therefore, in order to efficiently perform wavelength conversion using these fluorescent materials, it is desirable that the light emitting layer 20 emit ultraviolet rays having a wavelength band of 380 nm or less.
[0037]
First, the p-side electrode layer 26 can be cited as a location where the semiconductor light emitting element contains a fluorescent material. Next, the silicon oxide layer 45 or the current blocking layer 30 can be cited. Moreover, at least any one layer of each semiconductor layer 14-24 can be mentioned. Furthermore, the substrate 12 can be mentioned.
[0038]
Examples of a method for causing the p-side electrode 26 to contain the fluorescent material include a sputtering method and a vapor deposition method. That is, when the electrode 26 is formed by these methods, a fluorescent substance can be added and added at the same time. The silicon oxide film 45 can also contain a fluorescent material by a similar method. Alternatively, a fluorescent material may be added by a CVD method.
[0039]
In addition, as a method of including the fluorescent material in any of the semiconductor layers 14 to 24, for example, in the crystal growth step, the fluorescent material is added simultaneously, or after the crystal growth, the fluorescent material is added to the semiconductor crystal by, for example, ion implantation. The method of driving in can be mentioned. A fluorescent material can be added to the substrate 12 by the same method.
[0040]
On the other hand, a fluorescent material may be deposited between the layers and the surface of the semiconductor light emitting device 10. That is, any layer between the substrate 12 and the p-type contact layer 24, between the semiconductor layer and the silicon oxide layer 45, between the semiconductor layer and the electrode 26 or 34, the surface of the silicon oxide layer 45, the electrode 26 Alternatively, it may be deposited on the surface 34 or the like. Examples of the method for depositing such a fluorescent material include an electron beam evaporation method, a sputtering method, and a coating method. In addition, for example, a fluorescent material can be formed as an insulating film on the p-type contact layer 24 to obtain an effect as a current blocking layer.
[0041]
Examples of the method for depositing a fluorescent substance on the surface of the light emitting element include a method in which a phosphor is dispersed in a solvent, applied to the surface of the light emitting element, and dried. Here, examples of the solvent in which the phosphor is dispersed include an alkali silicate solution, a silicate colloid aqueous solution, a phosphate aqueous solution, a silicate compound-dissolving organic solvent, a rubber-containing organic solvent, and a natural glue aqueous solution. In addition to a method in which phosphors are dispersed in these solvents and applied to the surface of the light-emitting element, for example, these solvents are applied to the surface of the light-emitting elements and then the phosphor is sprinkled or sprayed thereon. Also, a phosphor layer can be deposited.
[0042]
According to the present invention, the light emitted from the semiconductor light emitting device is converted into light having a longer wavelength by containing or depositing the fluorescent material in any part of the semiconductor light emitting device, as described above. Can be supplied externally.
[0043]
For example, when the light emitting layer 20 of the light emitting element is made of GaN, the obtained light emission wavelength is light in the ultraviolet region with a light emission wavelength of 360 to 380 nanometers, and the light in the ultraviolet region is wavelength-converted with a fluorescent material. Thus, it can be taken out as predetermined visible light or light in the infrared region.
[0044]
When the light emitting layer 20 is made of InGaN, for example, blue light emission can be obtained according to the composition of indium. Also in this case, the semiconductor light emitting device according to the present invention can be configured by using a fluorescent material that receives the light emitted from the blue region, converts the wavelength, and emits light having a longer wavelength. Examples of such fluorescent substances include organic phosphors in addition to the inorganic phosphors described above. Examples of the organic phosphor include rhodamine B that emits red light, and brilliant sulfoflavine FF that emits green light.
[0045]
According to the present invention, light emission from the light emitting layer of the semiconductor light emitting device is not directly taken out, but wavelength conversion is performed by the fluorescent material. Therefore, as described above, variations in device manufacturing parameters, drive current, temperature, etc. Depending on the wavelength, the problem of wavelength variation can be solved. That is, according to the present invention, the light emission luminance and the light emission wavelength of the light emitting element can be controlled independently.
[0046]
In addition, according to the present invention, a plurality of emission wavelengths can be easily obtained by appropriately combining the fluorescent materials as described above. For example, when a red (R), green (G), and blue (B) fluorescent substance is appropriately mixed and contained in the light emitting element, light emission of white light can be easily obtained.
[0047]
In the example shown in FIG. 1, the gallium nitride semiconductor light emitting device using sapphire as the substrate 12 has been described as an example, but other than this, for example, SiC, GaN, spinel, ZnO, silicon, The present invention can be similarly applied to gallium nitride-based semiconductor light-emitting elements using various substrates such as GaAs.
[0048]
Further, the structure is not limited to the illustrated double heterostructure, and the present invention is similarly applied to semiconductor light emitting devices having various structures such as a single heterostructure and a multiple quantum well structure. Can be applied.
[0049]
Next, the second semiconductor light emitting device according to the present invention will be described.
FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating a schematic configuration of a second semiconductor light emitting device according to the present invention. That is, the semiconductor light emitting device 50 according to the present invention is a ZnSe-based semiconductor light emitting device, and has a layer structure laminated on the substrate 52. That is, on the GaAs substrate 52, the buffer layer 54, the n-type cladding layer 58, the light emitting layer 60, the p-type cladding layer 62, and the light-transmitting conductive film 64 are formed in this order.
[0050]
The material of the buffer layer 54 can be n-type ZnSe, for example. Each of the n-type cladding layer 58 and the p-type cladding layer 62 has a role of confining light in the light emitting layer 60 and is required to have a refractive index lower than that of the light emitting layer. The material can be, for example, ZnSSe having a larger band gap than the light emitting layer 60. The light emitting layer 60 is a semiconductor layer that emits light by recombination of charges injected as current into the light emitting element. As the material, for example, undoped ZnSe can be used. The light transmissive conductive film 64 is a conductive film having high light transmittance, and can be formed of, for example, indium tin oxide (ITO).
[0051]
A p-side electrode 66 is deposited on the light transmissive conductive film 64. The p-side electrode 66 can be formed, for example, by depositing a metal material such as gold. An n-side electrode 68 is formed on the back surface of the substrate 52. Furthermore, the surface of the element is appropriately covered with a protective film 70 such as silicon oxide.
[0052]
Also in the semiconductor light emitting device 50 shown in FIG. 2, the light from the light emitting layer 60 is wavelength-converted to the outside by containing or depositing a fluorescent material at any location, as in the light emitting device described above. It can be taken out.
[0053]
That is, in the ZnSe-based semiconductor light emitting device 50, light having a wavelength in the blue region or the blue-violet region is obtained from the light emitting layer 60. The blue light can be converted into a wavelength by a fluorescent material, and visible light or infrared light having a longer wavelength can be extracted outside.
[0054]
The location where the semiconductor light emitting device 50 contains a fluorescent material can include various locations as in the light emitting device 10 described above. That is, first, the p-side electrode layer 66 can be cited. Next, a light transmissive conductive film 64 can be given. Furthermore, the protective film 70 can be mentioned. In addition, at least one of the semiconductor layers 54 to 62 can be given. Further, a substrate 52 can be cited.
[0055]
Examples of the method for containing the fluorescent substance in the p-side electrode 66 and the light-transmitting conductive film 64 include a sputtering method and a vapor deposition method. That is, when the electrode 66 and the conductive film 64 are formed by these methods, a fluorescent substance can be added and added at the same time. The protective film 70 can also contain a fluorescent material by the same method. Alternatively, a fluorescent material may be added by a CVD method.
[0056]
In addition, as a method of including the fluorescent material in any of the semiconductor layers 54 to 62, for example, a method of simultaneously adding the fluorescent material in the crystal growth step, or a method of adding the fluorescent material to the semiconductor crystal by, for example, ion implantation after the crystal growth. The method of driving in can be mentioned. The fluorescent material can be added to the substrate 52 by the same method.
[0057]
On the other hand, a fluorescent material may be deposited between the layers or the surface of the semiconductor light emitting device 50. That is, any layer between the substrate 52 and the light-transmitting conductive film 64, between the protective film 70, between the semiconductor layer and the electrode 66 or 68, the surface of the protective film 70, the surface of the electrode 66 or 68. It may be deposited on the surface. Examples of the method for depositing such a fluorescent material include an electron beam evaporation method, a sputtering method, and a coating method. Further, for example, a fluorescent material can be formed as an insulating film on the light-transmitting conductive film 64 to obtain the effect as a current blocking layer.
[0058]
According to the present invention, the light emitted from the semiconductor light emitting device is converted into light having a longer wavelength by containing or depositing the fluorescent material in any part of the semiconductor light emitting device, as described above. Can be supplied to the outside.
[0059]
In FIG. 2, the ZnSe-based semiconductor light emitting device has been described as an example, but the present invention is not limited to this. In other words, the present invention can be similarly applied to various semiconductor light emitting devices such as SiC, ZnS, and BN. That is, these semiconductor light emitting elements can also emit light with high efficiency in a short wavelength region such as blue, and the wavelength of the light in this short wavelength region is converted with a fluorescent material to extract visible light or infrared light to the outside. Will be able to.
[0060]
Next, as a second embodiment of the present invention, a light-emitting device equipped with the semiconductor light-emitting element according to the present invention as described above will be described with reference to 13 specific examples.
[0061]
FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing the first semiconductor light emitting device according to this embodiment. The semiconductor light emitting device 100A shown in the figure is a so-called “lead frame type” “LED lamp”. That is, the semiconductor light emitting element 10 or 50 is mounted on the bottom of the cup of the lead frame 110. The p-side electrode and the n-side electrode of the light emitting element are connected to the lead frames 110 and 120 by wires 130 and 130, respectively. Further, the leading end of the lead frame is molded and protected by a resin 140.
[0062]
According to the present invention, since the semiconductor light emitting element 10 or 50 contains a fluorescent material, the light emitting device can be assembled in exactly the same process as a general light emitting device that does not contain a fluorescent material. In addition, since the fluorescent material is not included in the sealing resin, durability against temperature change does not deteriorate. Therefore, reliability can be improved as compared with a light emitting device containing a fluorescent substance in a resin. Furthermore, even when the emission wavelength of the light emitting layer of the light emitting element is ultraviolet light of 380 nm or less, the wavelength is converted to the long wavelength side by the fluorescent substance before the light is extracted to the outside of the light emitting element. Damage to the stop resin and other mounting members can be eliminated. In addition, when a semiconductor laser is used as the semiconductor light emitting element, the process of applying the fluorescent material in the assembly process can be omitted, so that productivity and reliability can be improved similarly. Further, there is no need to provide a cup-shaped envelope for filling a resin containing a fluorescent material, and productivity is dramatically improved.
[0063]
Next, a modified example of the semiconductor light emitting device in which the semiconductor light emitting element shown in FIG. 1 or FIG. 2 is mounted will be described.
FIG. 4 is a partial cross-sectional schematic diagram showing the second semiconductor light emitting device according to the present embodiment. The semiconductor light emitting device 200A shown in the figure is a so-called “stem type” “LED lamp”. Here, the stem 210 has a configuration in which the lead pins 222 and 226 are molded and fixed by the insulating member 220. As this insulating member 220, for example, ceramics or resin can be used. The lead pins 222 and 226 have outer leads 224 and 228 extending to the outside, respectively. The semiconductor light emitting element 10 or 50 is mounted on the top of the lead pin 222. One electrode of the light emitting element is connected to the lead pin 226 by a wire 230. Furthermore, the light emitting element is molded and protected by the resin 240.
[0064]
Also in the stem type LED lamp as shown in FIG. 4, by mounting the semiconductor light emitting element 10 or 50 according to the present invention, various effects as described above with reference to FIG. 3 can be obtained similarly.
[0065]
FIG. 5 is a schematic cross-sectional view showing the third semiconductor light emitting device according to this embodiment. The semiconductor light emitting device 250A shown in the figure is a so-called “substrate type” “surface mount (SMD) lamp”. That is, in the SMD lamp 250A, electrode patterns 272 and 274 are formed on the surface of the substrate 260, and the semiconductor light emitting device 10 or 50 according to the present invention is mounted on one of the electrode patterns 272 and 274. Here, examples of the material of the substrate 260 include resins such as epoxy, ceramics such as alumina and glass, and the like. The electrodes of the semiconductor light emitting element are connected to the electrode pattern 274 by wires 280. The light emitting element is molded and protected by a resin 290.
[0066]
Also in the substrate type SMD lamp 250A as shown in FIG. 5, by mounting the semiconductor light emitting element 10 or 50 according to the present invention, various effects as described above with reference to FIG. 3 can be similarly obtained.
[0067]
FIG. 6 is a schematic cross-sectional view showing the fourth semiconductor light emitting device according to this embodiment. The semiconductor light emitting device 300A shown in the drawing is a so-called “lead frame type” “surface mount (SMD) lamp”. That is, in the SMD lamp 300A, the semiconductor light emitting element 10 or 50 according to the present invention is mounted on the lead frame 310. Here, examples of the material of the lead frame 310 include metal materials such as gold-plated copper. The electrodes of the semiconductor light emitting device are connected to the electrode terminals of the lead frame 310 by wires 330. The light emitting element is molded and protected by a resin 340.
[0068]
Also in the lead frame type SMD lamp 300A as shown in FIG. 6, by mounting the semiconductor light emitting element 10 or 50 according to the present invention, various effects as described above with reference to FIG. 3 can be obtained similarly. it can.
[0069]
FIG. 7 is a schematic cross-sectional view showing a fifth semiconductor light emitting device according to this embodiment. The semiconductor light emitting device 350A shown in the figure is a so-called “surface emitting type” semiconductor light emitting device. That is, in the surface emitting device 350A, the semiconductor light emitting element 10 or 50 according to the present invention is mounted on the lead frames 360 and 362, respectively. Each semiconductor light emitting element is connected to the lead frame by wires 380, 380,. Each semiconductor light emitting element is molded with a resin 390 inside the cup portion of the reflector 370.
[0070]
The light emitted from each semiconductor light emitting element is reflected by the reflecting plate 370 to become planar light and can be extracted outside.
[0071]
Also in the surface-emitting type semiconductor light emitting device 350A as shown in FIG. 7, by mounting the semiconductor light emitting element 10 or 50 according to the present invention, various effects as described above with reference to FIG. 3 can be obtained similarly. .
[0072]
FIG. 8 is a schematic cross-sectional view showing a sixth semiconductor light emitting device according to this embodiment. The semiconductor light emitting device 400A shown in the figure is a so-called “dome-shaped” semiconductor light emitting device. That is, in the dome type device 400A, a plurality of, for example, about 5 to 10, semiconductor light emitting elements 10 or 50 according to the present invention are mounted on the lead frame 410 on the circumference. Each semiconductor light emitting element is connected to a predetermined terminal of the lead frame 410 by a wire (not shown). Each semiconductor light emitting element is molded with a sealing resin 440.
[0073]
Such a dome-shaped semiconductor light-emitting device 400A has an advantage that it has high luminance and can extract uniform light because a large number of semiconductor light-emitting elements are mounted.
[0074]
Also in the dome type semiconductor light emitting device 400A as shown in FIG. 8, various effects as described above with reference to FIG. 3 can be obtained in the same manner by mounting the semiconductor light emitting element 10 or 50 according to the present invention.
[0075]
FIG. 9 is a schematic diagram showing a seventh semiconductor light emitting device according to this embodiment. That is, the semiconductor light emitting device 450A represented as a plan view in FIG. 5A and a cross-sectional view in FIG. 2B is a so-called “meter pointer type” semiconductor light emitting device. Such a meter pointer type semiconductor light emitting device 450A is used as, for example, a speedometer of an automobile as a self-luminous pointer. In the meter pointer type device 450A according to the present invention, a plurality of, for example, about 5 to 20, semiconductor light emitting elements 10 or 50 according to the present invention are mounted on a predetermined substrate or lead frame 460 at predetermined intervals. Has been. Each semiconductor light emitting element is connected to a predetermined terminal by a wire (not shown). Each semiconductor light emitting element is molded with a sealing resin 490. The meter pointer type device 450A is attached to, for example, a shaft of a speedometer by an attachment flange 466.
[0076]
Such a meter pointer type semiconductor light emitting device 450A is small and light, and has a large number of semiconductor light emitting elements. Therefore, the meter pointer type semiconductor light emitting device 450A has an advantage that it has high luminance and can extract uniform light.
[0077]
Also in the meter pointer type semiconductor light emitting device 450A as shown in FIG. 9, by mounting the semiconductor light emitting element 10 or 50 according to the present invention, various effects as described above with reference to FIG. 3 can be similarly obtained.
[0078]
Further, by arranging semiconductor light emitting elements having different emission colors, it becomes easy to provide a distribution of emission colors on the pointer. Even in such a case, according to the present invention, it is only necessary to change the type of phosphor to be contained in the semiconductor light emitting device to be used, and the semiconductor device can be made of the same material and structure. The voltage also has the advantage that it can be shared.
[0079]
FIG. 10 is a schematic view showing an eighth semiconductor light emitting device according to this embodiment. The semiconductor light emitting device 500A shown in the figure is a semiconductor light emitting device referred to as a so-called “7-segment type”, and among these, a device called “substrate type” is particularly shown. The 7-segment light-emitting device is a light-emitting device that displays numbers. FIG. 7A is an overall perspective view and FIG. 7B is a partially transparent perspective view. Further, the “substrate type” includes a “hollow type” shown in a sectional view in FIG. 4C and a “resin-sealed type” shown in a sectional view in FIG. Each type is a type in which the semiconductor light emitting element 10 or 50 is mounted on the substrate 510. In the “hollow type”, the periphery of the semiconductor light emitting element is hollow, and in the “resin sealing type”, the periphery of the semiconductor light emitting element is sealed with a resin 540.
[0080]
In any apparatus, the electrode of the semiconductor light emitting element 10 or 50 is connected to a predetermined terminal by a wire 530. In addition, light emitted from the semiconductor light emitting element is reflected by the reflection plate 520 and can be extracted outside. In addition, a color filter 544, a light diffusion film 548, and the like may be provided in the light extraction portion as necessary.
[0081]
Also in the 7-segment type semiconductor light emitting device 500A as shown in FIG. 10, by mounting the semiconductor light emitting element 10 or 50 according to the present invention, various effects as described above with reference to FIG. 3 can be similarly obtained.
[0082]
FIG. 11 is a schematic view showing a ninth semiconductor light emitting device according to this embodiment. The semiconductor light-emitting device 550A shown in the figure is also a so-called “7-segment type” semiconductor light-emitting device, and particularly shows a cross-section of the main part of what is called a “lead frame type”. is there. That is, the semiconductor light emitting layer 10 or 50 according to the present invention is mounted on the lead frame 560 and predetermined wiring is applied by the wire 580. Further, the semiconductor light emitting element is sealed with a resin 590. The light emitted from the semiconductor light emitting element is reflected by the reflecting plate 570 and can be extracted outside.
[0083]
Also in the 7-segment type semiconductor light emitting device 550A as shown in FIG. 11, various effects as described above with reference to FIG. 3 can be similarly obtained by mounting the semiconductor light emitting element 10 or 50 according to the present invention.
[0084]
FIG. 12 is a schematic view showing a tenth semiconductor light emitting device according to this embodiment. That is, the semiconductor light emitting device 600A represented as a plan view in FIG. 6A and a cross-sectional view in FIG. 5B is a so-called “level meter type” semiconductor light emitting device. Such a level meter type device 600A is used, for example, as a level meter that displays the speed of the automobile and the engine speed. In the level meter type device 600A according to the present invention, a plurality of, for example, about 10 to 30 semiconductor light emitting elements 10 or 50 according to the present invention are provided on a predetermined substrate or lead frame 610 fixed to the mounting flange 602. Mounted at a predetermined interval. Here, in many cases, semiconductor light emitting elements having different emission colors are sequentially mounted so that the emission color changes stepwise or continuously according to the position of the light emitting element to be lit. Each semiconductor light emitting element is connected to a predetermined terminal by a wire (not shown). Each semiconductor light emitting element is molded with resin 640.
[0085]
Also in the level meter type semiconductor light emitting device 600A as shown in FIG. 12, by mounting the semiconductor light emitting element 10 or 50 according to the present invention, various effects as described above with reference to FIG. 3 can be obtained similarly. .
[0086]
Further, in such a level meter type semiconductor light emitting device, it is often necessary to arrange semiconductor light emitting elements having different emission colors, but according to the present invention, the change in the emission color can be achieved by the phosphor contained in the semiconductor light emitting element. Since the semiconductor elements can be made of the same material and structure, the driving current, supply voltage, element size, etc. can be made common.
[0087]
FIG. 13 is a schematic view showing an eleventh semiconductor light emitting device according to this embodiment. That is, the semiconductor light emitting device 650A represented as a perspective view in FIG. 6A and a cross-sectional view of the main part in FIG. 5B is a so-called “matrix type” semiconductor light emitting device. In such a matrix type device 650A, as shown in FIG. 5A, the light emitting portions 652 in which the semiconductor light emitting elements are respectively arranged are arranged in a vertical and horizontal matrix, and the kana, numbers, kanji, Symbols or other figures can be displayed.
[0088]
In the matrix type light emitting device 650A according to the present invention, as shown in the sectional view of FIG. 13B, the semiconductor light emitting element 10 or 50 according to the present invention is mounted on a substrate 660, and a predetermined terminal is provided by a wire (not shown). It is connected. In addition, the semiconductor light emitting element is sealed with a resin 690. The light emitted from the semiconductor light emitting element is reflected by the reflecting plate 670 and can be extracted outside. Further, a color filter 692 and a light diffusion film 694 can be provided as necessary.
[0089]
Also in the matrix type semiconductor light emitting device 650A as shown in FIG. 13, by mounting the semiconductor light emitting element 10 or 50 according to the present invention, various effects as described above with reference to FIG. 3 can be similarly obtained.
[0090]
In addition, in such a matrix type semiconductor light emitting device, when it is necessary to arrange semiconductor light emitting elements having different emission colors, according to the present invention, the emission color can be changed by the phosphor contained in the semiconductor light emitting element. It is only necessary to change the type, and the semiconductor elements can be made of the same material and structure. Therefore, there is an advantage that the drive current, supply voltage, element size, etc. can be made common. Further, there is an advantage that there is little color variation between the same colors.
[0091]
FIG. 14 is a schematic diagram showing a twelfth semiconductor light emitting device according to this embodiment. A semiconductor light emitting device 700A shown as an assembly diagram in the drawing is a so-called “array type” semiconductor light emitting device, and is used for a light source unit such as a fax machine or a scanner. In such an array-type device 700A, a rail-like reflector 722 is provided on a substrate 720, and the semiconductor light emitting elements 10 or 50 according to the present invention are arranged in a straight line therebetween. A partition plate 724 is provided between the semiconductor light emitting elements. In addition, a rod lens 740 is disposed on the light emitting element so that light from each light emitting element can be condensed and extracted to the outside.
[0092]
Also in the array type semiconductor light emitting device 700A as shown in FIG. 14, by mounting the semiconductor light emitting element 10 or 50 according to the present invention, various effects as described above with reference to FIG. 3 can be similarly obtained. In addition, there is an advantage that there is little variation in color between the same colors.
[0093]
Further, in such an array type semiconductor light emitting device, when it is necessary to arrange semiconductor light emitting elements having different emission colors, according to the present invention, the emission color can be changed by changing the phosphor contained in the semiconductor light emitting element. It is only necessary to change the type, and the material and structure of the semiconductor element can be made the same. Therefore, there is an advantage that the drive current, supply voltage, element size, etc. can be made common.
[0094]
FIG. 15 is a schematic diagram showing a thirteenth semiconductor light emitting device according to this embodiment. The semiconductor light emitting device 750A shown as a cross-sectional view in the drawing is a semiconductor light emitting device called a “can-type laser”. In such a can type laser 750A, the semiconductor light emitting device 10 or 50 according to the present invention is linearly arranged at the tip of the stem 770. Here, the semiconductor light emitting element 10 or 50 is a laser element. A light receiving element 775 for monitoring is arranged on the back side of the semiconductor light emitting element so that the optical output of the semiconductor light emitting element 10 or 50 can be monitored. The head of the stem 770 is sealed with a can 790 so that the laser light can be extracted to the outside through an extraction window 792.
[0095]
Also in the can type laser semiconductor light emitting device 750A as shown in FIG. 15, by mounting the semiconductor light emitting element 10 or 50 according to the present invention, various effects as described above with reference to FIG. 3 can be similarly obtained.
[0096]
As described above, specific examples of the semiconductor light-emitting element that appropriately contains the phosphor as the first embodiment of the present invention and the semiconductor light-emitting device equipped with such a semiconductor light-emitting element as the second embodiment of the present invention, respectively. This has been described with reference to examples.
Next, a third embodiment of the present invention will be described.
In the present embodiment, after mounting the semiconductor light emitting element on the mounting member, the fluorescent material is deposited by a predetermined method.
FIG. 16 is a schematic view illustrating the semiconductor light emitting device according to the present embodiment.
That is, the semiconductor light emitting device 100B in the figure is a lead frame type LED lamp. In the present embodiment, the semiconductor light emitting device 990 is mounted on the lead frame 110, and then a fluorescent material is deposited on the surface of the semiconductor light emitting device 990 to form the phosphor layer FL.
[0097]
Here, the semiconductor light emitting device 990 need not contain a fluorescent material. However, in order to obtain high wavelength conversion efficiency in many fluorescent materials that are usually obtained, it is desirable that the semiconductor light emitting device has high luminance in the blue or ultraviolet region having a shorter wavelength. Examples of such a semiconductor light emitting device include a light emitting device using a semiconductor material such as a GaN-based material, a ZnSe-based material, a SiC-based material, a ZnS-based material, or a BN-based material as described with reference to FIGS. be able to.
[0098]
As a method of depositing the fluorescent substance, a phosphor is dispersed in a predetermined solvent, applied to the surface of the semiconductor light emitting element 990 and dried, and after a predetermined solvent is applied to the surface of the semiconductor light emitting element 990, There is a method of drying by spraying or spraying a phosphor.
[0099]
As the solvent, those having adhesiveness or tackiness are desirable. Specifically, for example, those having an inorganic polymer as a main component, those having a rubber-based organic substance as a main component, or those having a starch or protein as a main component can be mentioned. Here, when an inorganic solvent is used, it is advantageous in that heat resistance and chemical resistance are high and nonflammability is obtained. In addition, when rubber, starch or protein is used, the stress after drying is relaxed, and it is advantageous in that it can prevent defects such as element degradation and wire breakage due to residual stress of the solvent. It is. In addition, starch and protein have an advantage that they are easy to handle in terms of water solubility.
[0100]
Specific examples of the solvent include an alkali silicate aqueous solution, a silicate colloidal chair solution, a phosphate aqueous solution, a silicate compound-dissolving organic solvent, a rubber-containing organic solvent, and a natural glue aqueous solution.
[0101]
Further, it is desirable that these solvents have a light refractive index after drying and solidifying that has a value between the light refractive index of the light emitting portion of the semiconductor light emitting element and the light refractive index outside thereof. For example, when the semiconductor light emitting element is sealed with resin, the light refractive index of the solidified solvent is a value between the light refractive index of the light emitting portion of the semiconductor light emitting element and the light refractive index of the resin. It is desirable to do so. This is because the extraction efficiency can be improved by preventing total reflection at the light extraction portion.
[0102]
On the other hand, as the fluorescent substance used in the present embodiment, various inorganic phosphors and organic phosphors as described in the first embodiment can be appropriately selected and used. In the selection, it is desirable to select a fluorescent material having a high wavelength conversion efficiency in the relationship between the emission wavelength of the semiconductor light emitting element to be used and the desired wavelength of extracted light.
[0103]
According to the present embodiment, the phosphor layer FL is deposited on the light emitting portion of the semiconductor light emitting device 990 as described above. Therefore, light emitted from the light emitting device is absorbed by the fluorescent material with an efficiency close to 100%, and wavelength conversion is performed. can do. In particular, it is effective when the light emission wavelength of the light emitting element is ultraviolet light of 380 nm or less.
[0104]
In the present embodiment, the light source is limited to the vicinity of the light emitting portion of the light emitting element. Therefore, the optical path through which the light from the light emitting element passes through the phosphor layer FL is substantially constant regardless of the direction of the light, and the conversion efficiency is uniform. As a result, the problem that the wavelength of light extracted from the light emitting device changes depending on the direction is solved.
[0105]
In the present embodiment, since the light source is limited to the vicinity of the light emitting portion of the light emitting element, it is easy to collect light using a lens, a reflecting plate, etc., and a semiconductor light emitting device with high luminance can be realized. In particular, by using an inorganic polymer or rubber, starch, or protein-based solvent that has a large deposition shrinkage ratio when cured as a solvent for dispersing the fluorescent material, the phosphor layer FL is placed near the light emitting portion of the semiconductor light emitting device. It becomes easy to limit only to this, and the effect of this embodiment can further be improved.
[0106]
Furthermore, in this embodiment, by selecting the optical refractive index of the solvent to be a value between the semiconductor light emitting device and its adjacent material, the light extraction efficiency from the semiconductor light emitting device is further improved, A high-power semiconductor light emitting device can be provided.
[0107]
Hereinafter, specific examples of the semiconductor light emitting device according to this embodiment will be described with reference to the drawings. In the specific examples described below, the same portions as those described above are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.
[0108]
FIG. 17 is a schematic view showing a second semiconductor light emitting device according to this embodiment. The semiconductor light emitting device 200B shown as a cross-sectional view in the drawing is a so-called stem type LED lamp. In the present embodiment, the semiconductor light emitting device 990 is mounted on the stem 210, and the fluorescent material layer FL is deposited thereon by any one of the methods described above. Here, when the phosphor layer FL is deposited, the phosphor material may be dispersed in a solvent in advance or may be sprayed later.
[0109]
FIG. 18 is a schematic diagram showing a third semiconductor light emitting device according to this embodiment. The semiconductor light emitting device 250B shown as a cross-sectional view in the drawing is a so-called substrate type SMD lamp. In the present embodiment, the semiconductor light emitting device 990 is mounted on the substrate 260, and the fluorescent material layer FL is deposited thereon by any one of the methods described above.
[0110]
FIG. 19 is a schematic view showing a fourth semiconductor light emitting device according to this embodiment. The semiconductor light emitting device 300B shown as a cross-sectional view in the drawing is a so-called lead frame type SMD lamp. In the present embodiment, the semiconductor light emitting device 990 is mounted on the lead frame 310, and the fluorescent material layer FL is deposited thereon by any one of the methods described above.
[0111]
FIG. 20 is a schematic diagram showing a fifth semiconductor light emitting device according to this embodiment. A semiconductor light emitting device 350B shown as a cross-sectional view in the drawing is a so-called surface-emitting type semiconductor light emitting device. In this embodiment, the semiconductor light emitting device 990 is mounted on the stems 360 and 362, and the fluorescent material layer FL is deposited thereon by any one of the methods described above.
[0112]
FIG. 21 is a schematic view showing a sixth semiconductor light emitting device according to this embodiment. The semiconductor light emitting device 400B shown as a cross-sectional view in the drawing is a so-called dome-shaped semiconductor light emitting device. In the present embodiment, a plurality of semiconductor light emitting elements 990 are mounted on the stem 410, and the fluorescent material layer FL is deposited thereon by any one of the methods described above.
[0113]
FIG. 22 is a schematic view showing a seventh semiconductor light emitting device according to this embodiment. The semiconductor light emitting device 450B shown as a cross-sectional view in the drawing is a so-called meter pointer type semiconductor light emitting device. In the present embodiment, a plurality of semiconductor light emitting devices 990 are mounted on a substrate or lead frame 460, and a fluorescent material layer FL is deposited thereon by any one of the methods described above.
[0114]
FIG. 23 is a schematic view showing an eighth semiconductor light emitting device according to this embodiment. The semiconductor light emitting device 500B shown as a sectional view in the figure is a so-called substrate type 7 segment type semiconductor light emitting device, in which (a) is a “hollow type” and (b) is a “resin-encapsulated type”. Represents. In the present embodiment, the semiconductor light emitting device 990 is mounted on the substrate 510, and the fluorescent material layer FL is deposited thereon by any one of the methods described above.
[0115]
FIG. 24 is a schematic view showing a ninth semiconductor light emitting device according to this embodiment. The semiconductor light emitting device 550B shown as a cross-sectional view in the drawing is a so-called lead frame type 7 segment type semiconductor light emitting device. In the present embodiment, the semiconductor light emitting device 990 is mounted on the lead frame 560, and the fluorescent material layer FL is deposited thereon by any one of the methods described above.
[0116]
FIG. 25 is a schematic view showing a tenth semiconductor light emitting device according to this embodiment. The semiconductor light emitting device 650B shown as a cross-sectional view in the drawing is a so-called matrix type semiconductor light emitting device. In the present embodiment, a plurality of semiconductor light emitting elements 990 are mounted on the substrate 660, and the fluorescent material layer FL is deposited thereon by any one of the methods described above.
[0117]
FIG. 26 is a schematic diagram showing an eleventh semiconductor light emitting device according to this embodiment. The semiconductor light emitting device 750B shown as a cross-sectional view in the drawing is a semiconductor light emitting device as a so-called can type laser. In this embodiment, a semiconductor light emitting device 990 as a laser is mounted on the tip of the stem 770, and the fluorescent material layer FL is deposited thereon by any one of the methods described above.
[0118]
The specific example of the third embodiment of the present invention has been described above with reference to FIGS. In any of the specific examples described above, the various effects described above with reference to FIG. 16 can be similarly obtained.
[0119]
Next, a fourth embodiment of the present invention will be described.
In the present embodiment, a semiconductor light-emitting device capable of wavelength conversion with high efficiency is provided by appropriately arranging a fluorescent material in a resin portion of the semiconductor light-emitting device.
[0120]
FIG. 27 is a schematic view illustrating the semiconductor light emitting device according to the present embodiment. In other words, the semiconductor light emitting device 250C shown as a cross-sectional view in the drawing is a so-called substrate type SMD lamp. And in the example shown to Fig.7 (a), the fluorescent material is mixed with the whole sealing resin 290. FIG.
[0121]
In the example shown in FIG. 5B, a layer 290A in which a fluorescent substance is mixed at a particularly high concentration is formed near the surface layer of the sealing resin 290. As described above, as a method of mixing the fluorescent substance in the vicinity of the surface layer of the resin at a high concentration, for example, when the semiconductor light emitting device 990 is sealed using a resin containing the fluorescent substance, the resin is cured. In the meantime, there can be mentioned a method of precipitating the fluorescent material to form a layer containing the fluorescent material in a high concentration in the vicinity of the surface layer. At this time, the distribution state of the fluorescent substance can be adjusted depending on the degree of precipitation of the fluorescent substance. That is, if it is completely precipitated, a configuration similar to that in which a fluorescent material is applied to the surface portion of the resin as described below can be obtained.
[0122]
Next, in the example shown in FIG. 7C, the fluorescent material-containing layer 290B is uniformly provided around the sealing resin 290. As a method for forming such a fluorescent material-containing layer 290B, for example, after molding the periphery of the semiconductor light emitting element 990 with a resin not containing a fluorescent material, a resin containing a fluorescent material is applied to the periphery, or The method of carrying out lamination molding can be mentioned.
[0123]
Here, in any of the examples described above, the semiconductor light emitting device 990 need not contain a fluorescent material. However, in order to obtain high wavelength conversion efficiency using many fluorescent materials that are usually obtained, it is desirable that the semiconductor light emitting device has high luminance in the blue region or in the ultraviolet region where the wavelength is shorter than that. Examples of such a semiconductor light emitting device include a light emitting device using a semiconductor material such as a GaN-based material, a ZnSe-based material, a SiC-based material, a ZnS-based material, or a BN-based material as described with reference to FIGS. be able to.
[0124]
On the other hand, as the fluorescent substance used in the present embodiment, various inorganic phosphors and organic phosphors as described in the first embodiment can be appropriately selected and used. In the selection, it is desirable to select a fluorescent material having a high wavelength conversion efficiency in the relationship between the emission wavelength of the semiconductor light emitting element to be used and the desired wavelength of extracted light.
[0125]
In the present embodiment, since the phosphor of the semiconductor light emitting device is made to contain a fluorescent material by a predetermined method, light emission can be multicolored, variation in the emission wavelength is suppressed, and shift in the emission wavelength due to heat generation is suppressed. You can also do that.
[0126]
In addition, by using an ultraviolet light emitting element having a light emission wavelength of 380 nm or less that is most efficient for a GaN-based material, an extremely high efficiency semiconductor light emitting device can be realized.
[0127]
In particular, according to the present embodiment, a white light emitting SMD lamp that is very small and easy to mount can be realized. In the conventional SMD lamp, in order to improve the appearance, it is necessary to improve the uniformity of light emission by mixing a light scattering agent or the like into the sealing resin separately. However, there is a drawback that the luminance is lowered by the light absorption of such a light scattering agent. On the other hand, according to the present embodiment, the fluorescent material to be mixed also serves as a light scattering agent, so that a bright and attractive SMD lamp can be realized.
[0128]
In the example shown in FIGS. 27B and 27C, the fluorescent substance can be distributed at a high concentration near the surface of the resin. Therefore, the wavelength of light from the light emitting element 990 can be uniformly and efficiently converted.
[0129]
Hereinafter, specific examples of the semiconductor light emitting device according to this embodiment will be described with reference to the drawings. In the specific examples described below, the same portions as those described above are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.
[0130]
FIG. 28 is a schematic view illustrating the second semiconductor light emitting device according to this embodiment. That is, the semiconductor light emitting device 300C shown as a cross-sectional view in the drawing is a so-called lead frame type SMD lamp. And in the example shown to the same figure (a), the fluorescent substance is mixed with the whole sealing resin 340. FIG. In the example shown in FIG. 5B, a layer 340A in which a fluorescent substance is mixed at a particularly high concentration is formed near the surface layer of the sealing resin 340. As described above, as a method of mixing the fluorescent substance in the vicinity of the surface layer of the resin at a high concentration, for example, when the semiconductor light emitting device 990 is sealed using a resin containing the fluorescent substance, the resin is cured. In the meantime, there can be mentioned a method of precipitating the fluorescent material to form a layer containing the fluorescent material in a high concentration in the vicinity of the surface layer.
[0131]
Next, in the example shown in FIG. 5C, the fluorescent material-containing layer 340B is uniformly provided around the sealing resin 340. As a method for forming such a fluorescent material-containing layer 340B, for example, after the periphery of the semiconductor light emitting element 990 is molded with a resin not containing a fluorescent material, a resin containing the fluorescent material is applied to the periphery, or The method of carrying out lamination molding can be mentioned. Further, as described above with reference to FIG. 4B, when the fluorescent material is completely precipitated when formed, the same configuration as that applied to the resin surface can be obtained.
[0132]
FIG. 29 is a schematic view illustrating the third semiconductor light emitting device according to the present embodiment. That is, the semiconductor light emitting device 350C shown as a cross-sectional view in the drawing is a so-called surface light emitting type semiconductor light emitting device. And in the example shown to Fig.7 (a), the fluorescent substance is mixed with the whole sealing resin 390. FIG. In the example shown in FIG. 5B, a layer 390A in which a fluorescent substance is mixed at a particularly high concentration is formed in the vicinity of the surface layer of the sealing resin 390. Next, in the example shown in FIG. 5C, the fluorescent material-containing layer 390B is uniformly provided around the sealing resin 390. The mixing method of each fluorescent substance can be the same as the method described above with reference to FIG. According to the present embodiment, it is possible to realize a surface emitting semiconductor light emitting device that emits white light that is much brighter and more uniform than conventional ones.
[0133]
FIG. 30 is a schematic view illustrating the fourth semiconductor light emitting device according to the present embodiment. That is, the semiconductor light emitting device 400C shown as a cross-sectional view in the drawing is a so-called dome type semiconductor light emitting device. And in the example shown to Fig.7 (a), the fluorescent material is mixed with the whole sealing resin 440. FIG. In the example shown in FIG. 5B, a layer 440A in which a fluorescent substance is mixed at a particularly high concentration is formed in the vicinity of the surface layer of the sealing resin 440. Next, in the example shown in FIG. 7C, the fluorescent material-containing layer 440B is uniformly provided around the sealing resin 440. The mixing method of each fluorescent substance can be the same as the method described above with reference to FIG. According to this embodiment, it is possible to realize a dome-shaped semiconductor light-emitting device that emits white light that is much brighter and more uniform than conventional ones.
[0134]
FIG. 31 is a schematic view illustrating the fifth semiconductor light emitting device according to the present embodiment. That is, the semiconductor light emitting device 450C shown as a cross-sectional view in the drawing is a so-called meter pointer type semiconductor light emitting device. And in the example shown to Fig.9 (a), the fluorescent material is mixed with the whole sealing resin 490. FIG. In the example shown in FIG. 5B, a layer 490A in which a fluorescent substance is mixed at a particularly high concentration is formed near the surface layer of the sealing resin 490. Next, in the example shown in FIG. 7C, the fluorescent material-containing layer 490B is uniformly provided around the sealing resin 490. The mixing method of each fluorescent substance can be the same as the method described above with reference to FIG. According to the present embodiment, it is possible to realize a meter pointer type semiconductor light emitting device that emits white light that is much brighter and more uniform than the conventional one. In particular, when used as a pointer when the background is a black panel, such as for in-vehicle use, the contrast is higher than that of red or blue, and it is optimal for use at night.
[0135]
FIG. 32 is a schematic view illustrating the sixth semiconductor light emitting device according to the present embodiment. That is, the semiconductor light emitting device 500C shown as a cross-sectional view in the drawing is a so-called substrate type 7-segment semiconductor light emitting device. And in the example shown to the same figure (a), the fluorescent material is mixed with the whole sealing resin 540. FIG. In the example shown in FIG. 5B, a layer 540A in which a fluorescent substance is mixed at a particularly high concentration is formed near the surface layer of the sealing resin 540. Next, in the example shown in FIG. 7C, the fluorescent material-containing layer 540B is uniformly provided around the sealing resin 540. The mixing method of each fluorescent substance can be the same as the method described above with reference to FIG. According to this embodiment, it is possible to realize a 7-segment semiconductor light-emitting device that emits white light that is far brighter and more excellent in uniformity than conventional ones.
[0136]
FIG. 33 is a schematic view illustrating the seventh semiconductor light emitting device according to the present embodiment. In other words, the semiconductor light emitting device 550C shown as a cross-sectional view in the drawing is a so-called lead frame type 7-segment semiconductor light emitting device. And in the example shown to Fig.7 (a), the fluorescent material is mixed with the whole sealing resin 590. FIG. In the example shown in FIG. 5B, a layer 590A in which a fluorescent substance is mixed at a particularly high concentration is formed in the vicinity of the surface layer of the sealing resin 590. Next, in the example shown in FIG. 7C, the fluorescent material-containing layer 590B is uniformly provided around the sealing resin 590. The mixing method of each fluorescent substance can be the same as the method described above with reference to FIG. According to this embodiment, it is possible to realize a 7-segment semiconductor light-emitting device that emits white light that is far brighter and more excellent in uniformity than conventional ones. Furthermore, according to this embodiment, since light emission is obtained near the surface of the light emitting device, there is an advantage that a wide viewing angle can be secured.
[0137]
FIG. 34 is a schematic view illustrating the eighth semiconductor light emitting device according to the present embodiment. In other words, the semiconductor light emitting device 650C shown as a cross-sectional view in the drawing is a so-called matrix type semiconductor light emitting device. And in the example shown to Fig.9 (a), the fluorescent substance is mixed with the whole sealing resin 690. FIG. In the example shown in FIG. 5B, a layer 690A in which a fluorescent substance is mixed at a particularly high concentration is formed near the surface layer of the sealing resin 690. Next, in the example shown in FIG. 7C, the fluorescent material-containing layer 690B is uniformly provided around the sealing resin 690. The mixing method of each fluorescent substance can be the same as the method described above with reference to FIG. According to the present embodiment, it is possible to realize a white light emitting dot-matrix type semiconductor light emitting device that is much brighter and more uniform than the prior art. Further, when full-color image display for forming RGB pixels is performed, for example, only one type of light emitting element that emits ultraviolet light can be used, and the light emitting elements can be distributed to RGB pixels depending on the type of fluorescent substance. The assembly process can be simplified by simplifying the configuration. Further, when semiconductor light emitting elements are mounted at a high density, the amount of heat generation increases, but even in such a case, there is an advantage that the emission wavelength does not fluctuate because the conversion characteristics of the phosphor are stable. Furthermore, according to this embodiment, since light emission is obtained near the surface of the light emitting device, there is an advantage that a wide viewing angle can be secured.
[0138]
The specific example of the fourth embodiment of the present invention has been described above with reference to FIGS. In any of the specific examples described above, the various effects described above with reference to FIG. 27 can be similarly obtained.
[0139]
Next, a fifth embodiment of the present invention will be described.
In the present embodiment, by providing a cavity inside the sealing resin of the semiconductor light emitting device and arranging a fluorescent material on the inner wall surface thereof, it is possible to stabilize the wavelength conversion efficiency and realize a high brightness semiconductor light emitting device. it can.
[0140]
FIG. 35 is a schematic view illustrating the semiconductor light emitting device according to this embodiment. That is, the semiconductor light emitting device 100D shown as a cross-sectional view in the drawing is a so-called lead frame type LED lamp. The semiconductor light emitting device 990 is mounted on the lead frame 110 and sealed with a resin 140D. Here, in the present embodiment, a cavity 142 is formed inside the resin 140D, and a fluorescent material deposition layer FL is provided on the inner wall surface of the cavity 142.
[0141]
Here, the semiconductor light emitting device 990 does not need to contain a fluorescent material. However, in order to obtain high wavelength conversion efficiency in many fluorescent materials that are usually obtained, it is desirable that the semiconductor light emitting device has high luminance in the blue region or in the ultraviolet region having a shorter wavelength. Examples of such a semiconductor light emitting device include a light emitting device using a semiconductor material such as a GaN-based material, a ZnSe-based material, a SiC-based material, a ZnS-based material, or a BN-based material as described with reference to FIGS. be able to.
[0142]
In addition, as the fluorescent substance used in the present embodiment, various inorganic phosphors and organic phosphors as described in the first embodiment can be appropriately selected and used. In the selection, it is desirable to select a fluorescent material having high wavelength conversion efficiency in relation to the emission wavelength of the semiconductor light emitting element to be used and the desired wavelength of extracted light. In addition, it is desirable to select one that is effectively excited by light having a wavelength other than the visible light region. This is because when a fluorescent material excited by visible light is used, so-called “color mixing” occurs when semiconductor light emitting devices are arranged in parallel. That is, the fluorescent material of the semiconductor light emitting device is excited by receiving visible light from an adjacent light emitting device, and may cause unnecessary light emission.
[0143]
According to the present embodiment, the phosphor layer FL can be uniformly deposited around the semiconductor light emitting device 990 as described above, so that light emitted from the light emitting device is absorbed by the fluorescent material with an efficiency close to 100%. Wavelength conversion. In particular, it is effective when the light emission wavelength of the light emitting element is ultraviolet light of 380 nm or less.
[0144]
Further, according to the present embodiment, the light from the semiconductor light emitting device 990 is converted in wavelength by the phosphor layer FL and extracted outside, so that the uniformity of the emission wavelength is very good. That is, the emission wavelength of the phosphor is constant without depending on the intensity and wavelength of the excitation light, and therefore the emission wavelength of the semiconductor light emitting device is stable even when the characteristics of the semiconductor light emitting element vary. For the same reason, it is also possible to suppress variations in the emission wavelength depending on the drive current and applied voltage.
[0145]
In the present embodiment, the light source is limited to the vicinity of the light emitting element. Therefore, the optical path through which the light from the light emitting element passes through the phosphor layer FL is substantially constant regardless of the direction of the light, and the conversion efficiency is uniform. As a result, the problem that the wavelength of light extracted from the light emitting device changes depending on the direction is solved.
[0146]
In the present embodiment, since the light source can be limited to the vicinity of the light emitting element, the light condensing property due to the lens effect is improved, and the light emission intensity can be increased. Such an improvement in light emission intensity is particularly effective for application fields such as traffic lights and outdoor displays. Further, when the cavity 142 in the resin is made larger, the apparent light source becomes larger, so the uniformity is improved and the appearance is improved, which is particularly effective for applications such as indicator lamps.
[0147]
Moreover, according to this embodiment, the lifetime of a light-emitting device can be extended and manufacturing cost can also be reduced. Furthermore, by utilizing light in the ultraviolet region as an excitation light source, “color mixing” occurring in the visible light region can be eliminated.
[0148]
Hereinafter, specific examples of the semiconductor light emitting device according to this embodiment will be described with reference to the drawings. In the specific examples described below, the same portions as those described above are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.
[0149]
FIG. 36 is a schematic view illustrating the second semiconductor light emitting device according to the present embodiment. In other words, the semiconductor light emitting device 200D shown as a cross-sectional view in the drawing is a so-called stem type LED lamp. A cavity 242 is formed inside the resin 240D, and a fluorescent material deposition layer FL is provided on the inner wall surface of the cavity 242.
[0150]
FIG. 37 is a schematic view illustrating the third semiconductor light emitting device according to the present embodiment. That is, the semiconductor light emitting device 250D shown as a cross-sectional view in the drawing is a so-called substrate type SMD lamp. A cavity 292 is formed inside the resin 290D, and a fluorescent material deposition layer FL is provided on the inner wall surface of the cavity 292.
[0151]
FIG. 38 is a schematic view illustrating the fourth semiconductor light emitting device according to the present embodiment. That is, the semiconductor light emitting device 350D shown as a cross-sectional view in the drawing is a so-called surface light emitting type semiconductor light emitting device. A cavity 392 is formed inside the resin 390D, and a fluorescent material deposition layer FL is provided on the inner wall surface of the cavity 392.
[0152]
FIG. 39 is a schematic view illustrating the fifth semiconductor light emitting device according to the present embodiment. That is, the semiconductor light emitting device 400D shown as a cross-sectional view in the drawing is a so-called dome-shaped semiconductor light emitting device. A cavity 442 is formed inside the resin 440D, and a fluorescent material deposition layer FL is provided on the inner wall surface of the cavity 442.
[0153]
FIG. 40 is a schematic view illustrating the sixth semiconductor light emitting device according to this embodiment. That is, the semiconductor light emitting device 500D shown as a cross-sectional view in the drawing is a so-called substrate type 7-segment semiconductor light emitting device. A cavity 542 is formed inside the resin 540D, and a fluorescent material deposition layer FL is provided on the inner wall surface of the cavity 542.
[0154]
The specific example of the fifth embodiment of the present invention has been described above with reference to FIGS. In any of the specific examples described above, the various effects described above with reference to FIG. 35 can be obtained similarly.
[0155]
Next, a sixth embodiment of the present invention will be described.
In this embodiment, by providing a dipping resin layer inside the sealing resin of the semiconductor light emitting device and incorporating a fluorescent substance in the dipping resin layer, the wavelength conversion efficiency is stabilized and a high luminance semiconductor light emitting device is realized. can do.
[0156]
FIG. 41 is a schematic view illustrating the semiconductor light emitting device according to this embodiment. That is, the semiconductor light emitting device 100E shown as a cross-sectional view in the drawing is a so-called lead frame type LED lamp. The semiconductor light emitting device 990 is mounted on the lead frame 110 and sealed with a resin 140E. Here, in this embodiment, a dipping resin layer 142E is formed inside the resin 140E, and the dipping resin layer 142E contains a fluorescent substance. Here, “dipping resin” means that a resin material dissolved in a solvent is dropped by a dispenser or the like, or an element is dipped into a solution of such a resin material so that a “mold mold” is not used. Refers to the resin formed. That is, in this embodiment, first, the periphery of the semiconductor light emitting device 990 is sealed with the dipping resin 142E containing a fluorescent material, and then the sealing resin 140E is molded.
[0157]
Here, the semiconductor light emitting device 990 does not need to contain a fluorescent material. However, in order to obtain high wavelength conversion efficiency in many fluorescent materials that are usually obtained, it is desirable that the semiconductor light emitting device has high luminance in the blue region or in the ultraviolet region having a shorter wavelength. Examples of such a semiconductor light emitting device include a light emitting device using a semiconductor material such as a GaN-based material, a ZnSe-based material, a SiC-based material, a ZnS-based material, or a BN-based material as described with reference to FIGS. be able to.
[0158]
In addition, as the fluorescent substance used in the present embodiment, various inorganic phosphors and organic phosphors as described in the first embodiment can be appropriately selected and used. In the selection, it is desirable to select a fluorescent material having a high wavelength conversion efficiency in the relationship between the emission wavelength of the semiconductor light emitting element to be used and the desired wavelength of extracted light. In addition, it is desirable to select one that is effectively excited by light having a wavelength other than the visible light region. This is because when a fluorescent material excited by visible light is used, so-called “color mixing” occurs when semiconductor light emitting devices are arranged in parallel. That is, the fluorescent material of the semiconductor light emitting device is excited by receiving visible light from an adjacent light emitting device, and may cause unnecessary light emission.
[0159]
According to the present embodiment, since the phosphor layer FL can be uniformly deposited around the semiconductor light emitting device 990 as described above, light emitted from the light emitting device is absorbed by the fluorescent material with an efficiency close to 100%. Wavelength conversion. In particular, it is effective when the light emission wavelength of the light emitting element is ultraviolet light of 380 nm or less.
[0160]
Further, according to the present embodiment, the light from the semiconductor light emitting device 990 is converted in wavelength by the phosphor layer FL and extracted outside, so that the uniformity of the emission wavelength is very good. That is, the emission wavelength of the phosphor is constant without depending on the intensity and wavelength of the excitation light, and therefore the emission wavelength of the semiconductor light emitting device is stable even when the characteristics of the semiconductor light emitting element vary. For the same reason, it is also possible to suppress variations in the emission wavelength depending on the drive current and applied voltage.
[0161]
In the present embodiment, the light source is limited to the vicinity of the light emitting element. Therefore, the optical path through which the light from the light emitting element passes through the phosphor layer FL is substantially constant regardless of the direction of the light, and the conversion efficiency is uniform. As a result, the problem that the wavelength of light extracted from the light emitting device changes depending on the direction is solved.
[0162]
Further, in the present embodiment, since the light source can be limited to the vicinity of the light emitting element, the light condensing property by the lens effect is improved, and the light emission intensity can be increased. Such an improvement in light emission intensity is particularly effective for application fields such as traffic lights and outdoor displays. Further, when the cavity 142 in the resin is made larger, the apparent light source becomes larger, so that the uniformity is improved and the appearance is improved, which is particularly effective for applications such as indicator lamps.
[0163]
Moreover, according to this embodiment, the lifetime of a light-emitting device can be extended and manufacturing cost can also be reduced. Furthermore, by utilizing light in the ultraviolet region as an excitation light source, “color mixing” occurring in the visible light region can be eliminated.
[0164]
Hereinafter, specific examples of the semiconductor light emitting device according to this embodiment will be described with reference to the drawings. In the specific examples described below, the same portions as those described above are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.
[0165]
FIG. 42 is a schematic view illustrating the second semiconductor light emitting device according to the present embodiment. That is, the semiconductor light emitting device 200E shown as a cross-sectional view in the drawing is a so-called stem type LED lamp. A dipping resin layer 242E is formed inside the resin 240E, and the dipping resin layer 242E contains a fluorescent substance.
[0166]
FIG. 43 is a schematic view illustrating the third semiconductor light emitting device according to the present embodiment. In other words, the semiconductor light emitting device 250E shown as a cross-sectional view in the drawing is a so-called substrate type SMD lamp. A dipping resin layer 292E is formed inside the resin 290E, and the dipping resin layer 292E contains a fluorescent substance.
[0167]
FIG. 44 is a schematic view illustrating the fourth semiconductor light emitting device according to the present embodiment. In other words, the semiconductor light emitting device 350E shown as a cross-sectional view in the drawing is a so-called surface emitting semiconductor light emitting device. A dipping resin layer 392E is formed inside the resin 390E, and the dipping resin layer 392E contains a fluorescent substance.
[0168]
FIG. 45 is a schematic view illustrating the fifth semiconductor light emitting device according to the present embodiment. That is, the semiconductor light emitting device 400E shown as a cross-sectional view in the drawing is a so-called dome-shaped semiconductor light emitting device. A dipping resin layer 442E is formed inside the resin 440E, and the dipping resin layer 442E contains a fluorescent substance.
[0169]
FIG. 46 is a schematic view illustrating the sixth semiconductor light emitting device according to the present embodiment. That is, the semiconductor light emitting device 500E shown as a cross-sectional view in the drawing is a so-called substrate type 7-segment semiconductor light emitting device. A dipping resin layer 542E is formed inside the resin 540E, and the dipping resin layer 542E contains a fluorescent substance.
[0170]
The specific example of the sixth embodiment of the present invention has been described above with reference to FIGS. In any of the specific examples described above, the various effects described above with reference to FIG. 41 can be obtained similarly.
[0171]
Next, a seventh embodiment of the present invention will be described.
In the present embodiment, a high-brightness semiconductor light-emitting device is provided by providing a dipping resin layer inside the sealing resin of the semiconductor light-emitting device and applying a fluorescent material to the surface of the dipping resin layer to stabilize the wavelength conversion efficiency and Can be realized.
[0172]
FIG. 47 is a schematic view illustrating the semiconductor light emitting device according to this embodiment. That is, the semiconductor light emitting device 100F shown as a cross-sectional view in the drawing is a so-called lead frame type LED lamp. The semiconductor light emitting device 990 is mounted on the lead frame 110 and sealed with a resin 140F. Here, in this embodiment, the dipping resin layer 142F is formed inside the resin 140F, and the fluorescent material FL is applied to the surface of the dipping resin layer 142F. That is, in this embodiment, first, the periphery of the semiconductor light emitting device 990 is sealed with the dipping resin 142F containing the fluorescent material, and then the fluorescent material FL is applied to the surface of the dipping resin 142F, and further sealed. A stop resin 140F is molded.
[0173]
The application of the fluorescent material can be performed by a method similar to the method described above with reference to FIG. That is, the fluorescent material layer FL can be formed by dispersing the fluorescent material in a solvent and applying or by applying or spraying the fluorescent material after applying the solvent. As described above, the solvent is preferably a solvent having adhesiveness or tackiness. Specifically, for example, those having an inorganic polymer as a main component, those having a rubber-based organic substance as a main component, and those having a starch or protein as a main component can be mentioned. More specifically, for example, alkali silicate aqueous solution, silicate colloidal chair solution, phosphate aqueous solution, silicate compound-dissolving organic solvent, rubber compounding organic solvent, natural glue aqueous solution and the like can be mentioned.
[0174]
Also in the present embodiment, the semiconductor light emitting device 990 does not need to contain a fluorescent material. However, in order to obtain high wavelength conversion efficiency in many fluorescent materials that are usually obtained, it is desirable that the semiconductor light emitting device has high luminance in the blue region or in the ultraviolet region having a shorter wavelength. Examples of such a semiconductor light emitting device include a light emitting device using a semiconductor material such as a GaN-based material, a ZnSe-based material, a SiC-based material, a ZnS-based material, or a BN-based material as described with reference to FIGS. be able to.
[0175]
Also in the present embodiment, various inorganic phosphors and organic phosphors as described in the first embodiment can be appropriately selected and used as the phosphor material to be used. In the selection, it is desirable to select a fluorescent material having a high wavelength conversion efficiency in the relationship between the emission wavelength of the semiconductor light emitting element to be used and the desired wavelength of extracted light. In addition, it is desirable to select one that is effectively excited by light having a wavelength other than the visible light region. This is because when a fluorescent material excited by visible light is used, so-called “color mixing” occurs when semiconductor light emitting devices are arranged in parallel. That is, the fluorescent material of the semiconductor light emitting device is excited by receiving visible light from an adjacent light emitting device, and may cause unnecessary light emission.
[0176]
According to this embodiment, since it is not necessary to contain the fluorescent substance in the dipping resin, it is possible to eliminate the deterioration of the resin due to the mixing of the fluorescent substance. Further, since the phosphor layer FL can be uniformly deposited around the semiconductor light emitting device 990, light emitted from the light emitting device can be absorbed by the fluorescent material with an efficiency close to 100% and wavelength conversion can be performed. In particular, it is effective when the light emission wavelength of the light emitting element is ultraviolet light of 380 nm or less.
[0177]
Further, according to the present embodiment, the light from the semiconductor light emitting device 990 is converted in wavelength by the phosphor layer FL and extracted outside, so that the uniformity of the emission wavelength is very good. That is, the emission wavelength of the phosphor is constant without depending on the intensity and wavelength of the excitation light, and therefore the emission wavelength of the semiconductor light emitting device is stable even when the characteristics of the semiconductor light emitting element vary. For the same reason, it is also possible to suppress variations in the emission wavelength depending on the drive current and applied voltage.
[0178]
In the present embodiment, the light source is limited to the vicinity of the light emitting element. Therefore, the optical path through which the light from the light emitting element passes through the phosphor layer FL is substantially constant regardless of the direction of the light, and the conversion efficiency is uniform. As a result, the problem that the wavelength of light extracted from the light emitting device changes depending on the direction is solved.
[0179]
Further, in the present embodiment, since the light source can be limited to the vicinity of the light emitting element, the light condensing property by the lens effect is improved, and the light emission intensity can be increased. Such an improvement in light emission intensity is particularly effective for application fields such as traffic lights and outdoor displays. Further, when the cavity 142 in the resin is made larger, the apparent light source becomes larger, so the uniformity is improved and the appearance is improved, which is particularly effective for applications such as indicator lamps.
[0180]
Moreover, according to this embodiment, the lifetime of a light-emitting device can be extended and manufacturing cost can also be reduced. Furthermore, by utilizing light in the ultraviolet region as an excitation light source, “color mixing” occurring in the visible light region can be eliminated.
[0181]
Hereinafter, specific examples of the semiconductor light emitting device according to this embodiment will be described with reference to the drawings. In the specific examples described below, the same portions as those described above are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.
[0182]
FIG. 48 is a schematic view illustrating the second semiconductor light emitting device according to the present embodiment. In other words, the semiconductor light emitting device 200F shown as a cross-sectional view in the drawing is a so-called stem type LED lamp. A dipping resin layer 242F is formed inside the resin 240F, and a fluorescent material FL is applied on the surface of the dipping resin layer 242F.
[0183]
FIG. 49 is a schematic view illustrating the third semiconductor light emitting device according to the present embodiment. That is, the semiconductor light emitting device 250F shown as a cross-sectional view in the drawing is a so-called substrate type SMD lamp. A dipping resin layer 292F is formed inside the resin 290F, and a fluorescent material FL is applied on the surface of the dipping resin layer 292F.
[0184]
FIG. 50 is a schematic view illustrating the fourth semiconductor light emitting device according to the present embodiment. That is, the semiconductor light emitting device 350F shown as a cross-sectional view in the drawing is a so-called surface light emitting type semiconductor light emitting device. A dipping resin layer 392E is formed inside the resin 390F, and the fluorescent material FL is contained on the surface of the dipping resin layer 392F.
[0185]
FIG. 51 is a schematic view illustrating the fifth semiconductor light emitting device according to the present embodiment. That is, the semiconductor light emitting device 400F shown as a cross-sectional view in the drawing is a so-called dome-shaped semiconductor light emitting device. A dipping resin layer 442E is formed inside the resin 440F, and a fluorescent material FL is contained on the surface of the dipping resin layer 442F.
[0186]
FIG. 52 is a schematic view illustrating the sixth semiconductor light emitting device according to the present embodiment. That is, the semiconductor light emitting device 500F shown as a cross-sectional view in FIG. A dipping resin layer 542F is formed inside the resin 540F, and the fluorescent material FL is contained on the surface of the dipping resin layer 542F.
[0187]
The specific example of the seventh embodiment of the present invention has been described above with reference to FIGS. In any of the specific examples described above, the various effects described above with reference to FIG. 47 can be obtained similarly.
[0188]
Next, an eighth embodiment of the present invention will be described.
In the present embodiment, in the envelope of the semiconductor light-emitting device, the light from the semiconductor light-emitting element is wavelength-converted with high efficiency by including a fluorescent substance in any of the lead frame, the stem, and the substrate. A semiconductor light-emitting device that can be taken out can be realized.
[0189]
FIG. 53 is a schematic view illustrating the semiconductor light emitting device according to this embodiment. That is, the semiconductor light emitting device 100G shown as a cross-sectional view in the drawing is a so-called lead frame type LED lamp. The semiconductor light emitting device 990 is mounted on the lead frame 110G and sealed with resin 140. Here, in the present embodiment, a fluorescent material is mixed in the lead frames 110G and 120G, and the wavelength of light from the semiconductor light emitting element 990 can be converted and extracted to the outside.
[0190]
Also in the present embodiment, the semiconductor light emitting device 990 does not need to contain a fluorescent material. However, in order to obtain high wavelength conversion efficiency in many fluorescent materials that are usually obtained, it is desirable that the semiconductor light emitting device has high luminance in the blue region or in the ultraviolet region having a shorter wavelength. As such a semiconductor light emitting element, for example, light emission using a semiconductor material such as a GaN-based, ZnSe-based, ZnSSe-based, SiC-based, ZnS-based, or BN-based material as described with reference to FIGS. An element can be mentioned.
[0191]
Also in the present embodiment, various inorganic phosphors and organic phosphors as described in the first embodiment can be appropriately selected and used as the phosphor material to be used. In the selection, it is desirable to select a fluorescent material having a high wavelength conversion efficiency in the relationship between the emission wavelength of the semiconductor light emitting element to be used and the desired wavelength of extracted light. In addition, it is desirable to select one that is effectively excited by light having a wavelength other than the visible light region. This is because when a fluorescent material excited by visible light is used, so-called “color mixing” occurs when semiconductor light emitting devices are arranged in parallel. That is, the fluorescent material of the semiconductor light emitting device is excited by receiving visible light from an adjacent light emitting device, and may cause unnecessary light emission.
[0192]
According to the present embodiment, the light from the semiconductor light emitting device 990 is wavelength-converted by the phosphor and extracted outside, so that the uniformity of the emission wavelength is very good. That is, the emission wavelength of the phosphor is constant without depending on the intensity and wavelength of the excitation light, and therefore the emission wavelength of the semiconductor light emitting device is stable even when the characteristics of the semiconductor light emitting element vary. For the same reason, it is also possible to suppress variations in the emission wavelength depending on the drive current and applied voltage.
[0193]
Also in the present embodiment, the problem that the wavelength of light extracted from the light emitting device changes depending on the direction can be solved.
[0194]
Moreover, according to this embodiment, the lifetime of a light-emitting device can be extended and manufacturing cost can also be reduced. Furthermore, by utilizing light in the ultraviolet region as an excitation light source, “color mixing” occurring in the visible light region can be eliminated.
[0195]
Hereinafter, specific examples of the semiconductor light emitting device according to this embodiment will be described with reference to the drawings. In the specific examples described below, the same portions as those described above are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.
[0196]
FIG. 54 is a schematic view illustrating the second semiconductor light emitting device according to the present embodiment. That is, the semiconductor light emitting device 200G shown as a cross-sectional view in the drawing is a so-called stem type LED lamp. And the fluorescent material is contained in the insulating member 220G of the stem 210G.
[0197]
FIG. 55 is a schematic view illustrating the third semiconductor light emitting device according to the present embodiment. That is, the semiconductor light emitting device 250G shown as a cross-sectional view in the drawing is a so-called substrate type SMD lamp. The substrate 260G contains a fluorescent material.
[0198]
FIG. 56 is a schematic view illustrating the fourth semiconductor light emitting device according to the present embodiment. That is, the semiconductor light emitting device 300G shown as a cross-sectional view in the drawing is a so-called lead frame type SMD lamp. The lead frame 310G contains a fluorescent material.
[0199]
FIG. 57 is a schematic view illustrating the fifth semiconductor light emitting device according to the present embodiment. That is, the semiconductor light emitting device 350G shown as a cross-sectional view in the drawing is a so-called surface light emitting type semiconductor light emitting device. The lead frames 360G and 362G contain a fluorescent material.
[0200]
FIG. 58 is a schematic view illustrating the sixth semiconductor light emitting device according to the present embodiment. In other words, the semiconductor light emitting device 400G shown as a cross-sectional view in the drawing is a so-called dome-shaped semiconductor light emitting device. The lead frame 410G contains a fluorescent material.
[0201]
FIG. 59 is a schematic view illustrating the seventh semiconductor light emitting device according to the present embodiment. That is, the semiconductor light emitting device 450G shown in the drawing as a plan view and a cross-sectional view is a so-called meter pointer type semiconductor light emitting device. The substrate 460G contains a fluorescent material.
[0202]
FIG. 60 is a schematic view illustrating the eighth semiconductor light emitting device according to the present embodiment. That is, the semiconductor light emitting device 500G shown as a cross-sectional view in the drawing is a so-called substrate type 7-segment semiconductor light emitting device. The substrate 510G contains a fluorescent material. In addition, although the example shown in the figure represents a so-called “hollow type”, the present embodiment can be similarly applied to a “resin sealing type”.
[0203]
FIG. 61 is a schematic view illustrating the ninth semiconductor light emitting device according to the present embodiment. That is, the semiconductor light emitting device 550G shown as a cross-sectional view in the drawing is a so-called lead frame type 7-segment semiconductor light emitting device. The lead frame 560G contains a fluorescent material.
[0204]
FIG. 62 is a schematic view illustrating the tenth semiconductor light emitting device according to the present embodiment. That is, the semiconductor light emitting device 650G shown as a cross-sectional view in the drawing is a so-called matrix type semiconductor light emitting device. The substrate 660G contains a fluorescent material.
[0205]
FIG. 63 is a schematic view illustrating the eleventh semiconductor light emitting device according to the present embodiment. That is, the semiconductor light emitting device 700G shown as a cross-sectional view in the drawing is a so-called array type semiconductor light emitting device. The substrate 720G or the reflecting plate 722G contains a fluorescent material.
[0206]
FIG. 64 is a schematic view illustrating the twelfth semiconductor light emitting device according to the present embodiment. That is, the semiconductor light emitting device 750G shown as a cross-sectional view in FIG. The stem 770G contains a fluorescent substance.
[0207]
The specific example of the eighth embodiment of the present invention has been described above with reference to FIGS. In any of the specific examples described above, the various effects described above with reference to FIG. 53 can be obtained similarly.
[0208]
Next, a ninth embodiment of the present invention will be described.
In the present embodiment, by arranging a fluorescent material in a portion corresponding to the lower side of the semiconductor light emitting element in the envelope of the semiconductor light emitting device, the light from the semiconductor light emitting element is wavelength-converted with high efficiency to the outside. A semiconductor light emitting device that can be taken out can be realized. More specifically, a fluorescent material is disposed on the lead frame, the stem, or the mounting portion of the light emitting element of the substrate.
[0209]
FIG. 65 is a schematic view illustrating the semiconductor light emitting device according to this embodiment. That is, the semiconductor light emitting device 100H shown as a cross-sectional view in the drawing is a so-called lead frame type LED lamp. The semiconductor light emitting device 990 is mounted on the lead frame 110 and sealed with a resin 140. Here, in the present embodiment, the fluorescent material layer FL is disposed between the lead frame 110 and the semiconductor light emitting device 990, and the wavelength of the light from the semiconductor light emitting device 990 can be converted and extracted to the outside. It has been made possible.
[0210]
A method for forming such a fluorescent material layer FL will be described below.
[0211]
As a first method, a method of mixing a fluorescent substance into an adhesive for mounting the semiconductor light emitting element 990 can be mentioned. Examples of the type of adhesive include a resin system, a rubber system, an organic material system, an inorganic material system, a starch system, a protein system, a tar system, and a metal solder system. Here, when an inorganic solvent is used, it is advantageous in that heat resistance and chemical resistance are high and nonflammability is obtained. In addition, when rubber, starch or protein is used, the stress after drying is relaxed, and it is possible to prevent defects such as element deterioration and wire disconnection due to residual stress of the adhesive. It is advantageous. In addition, starch and protein have an advantage that they are easy to handle in terms of water solubility.
[0212]
After a predetermined fluorescent material is dispersed in these adhesives and applied to the mounting surface of the lead frame, the semiconductor light emitting device 990 is placed and the adhesive is cured. A material layer FL can be provided.
[0213]
As a second method, there can be mentioned a method in which a fluorescent material is applied to the mount surface of the lead frame, dried, and the semiconductor light emitting device 990 is newly fixed thereon using an adhesive. Here, examples of the solvent for applying the fluorescent material include various solvents as described above with reference to FIG.
[0214]
As a third method, there is a method in which a fluorescent material layer FL processed into a flat plate (tablet) shape is fixed on the mounting surface of the lead frame with an adhesive or the like, and the semiconductor light emitting device 990 is fixed thereon. Can do.
[0215]
Also in the present embodiment, the semiconductor light emitting device 990 does not need to contain a fluorescent material. However, in order to obtain high wavelength conversion efficiency in many fluorescent materials that are usually obtained, it is desirable that the semiconductor light emitting device has high luminance in the blue region or in the ultraviolet region having a shorter wavelength. Examples of such a semiconductor light emitting device include a light emitting device using a semiconductor material such as a GaN-based material, a ZnSe-based material, a SiC-based material, a ZnS-based material, or a BN-based material as described with reference to FIGS. be able to.
[0216]
Also in the present embodiment, various inorganic phosphors and organic phosphors as described in the first embodiment can be appropriately selected and used as the phosphor material to be used. In the selection, it is desirable to select a fluorescent material having high wavelength conversion efficiency in relation to the emission wavelength of the semiconductor light emitting element to be used and the desired wavelength of extracted light. In addition, it is desirable to select one that is effectively excited by light having a wavelength other than the visible light region. This is because when a fluorescent material excited by visible light is used, so-called “color mixing” occurs when semiconductor light emitting devices are arranged in parallel. That is, the fluorescent material of the semiconductor light emitting device is excited by receiving visible light from an adjacent light emitting device, and may cause unnecessary light emission.
[0217]
According to the present embodiment, light from the semiconductor light emitting device 990 is converted in wavelength by the phosphor layer FL and extracted outside, so that the uniformity of the emission wavelength is very good. That is, the emission wavelength of the phosphor is constant without depending on the intensity and wavelength of the excitation light, and therefore the emission wavelength of the semiconductor light emitting device is stable even when the characteristics of the semiconductor light emitting element vary. For the same reason, it is also possible to suppress variations in the emission wavelength depending on the drive current and applied voltage.
[0218]
In the present embodiment, the light source is limited to the vicinity of the light emitting element. Therefore, the optical path through which the light from the light emitting element passes through the phosphor layer FL is substantially constant regardless of the direction of the light, and the conversion efficiency is uniform. As a result, the problem that the wavelength of light extracted from the light emitting device changes depending on the direction is solved.
[0219]
Moreover, according to this embodiment, the lifetime of a light-emitting device can be extended and manufacturing cost can also be reduced. Furthermore, “color mixing” occurring in the visible light region can be eliminated by using light in the ultraviolet region as the excitation light source.
[0220]
Hereinafter, specific examples of the semiconductor light emitting device according to this embodiment will be described with reference to the drawings. In the specific examples described below, the same portions as those described above are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.
[0221]
FIG. 66 is a schematic view illustrating the second semiconductor light emitting device according to the present embodiment. In other words, the semiconductor light emitting device 200H shown as a cross-sectional view in the drawing is a so-called stem type LED lamp. Then, the fluorescent material layer FL is disposed between the stem 210 and the semiconductor light emitting device 990 by any of the methods described above.
[0222]
FIG. 67 is a schematic view illustrating the third semiconductor light emitting device according to the present embodiment. That is, the semiconductor light emitting device 250H shown as a cross-sectional view in the drawing is a so-called substrate type SMD lamp. A fluorescent material layer FL is disposed between the substrate 260 and the semiconductor light emitting device 990 by any of the methods described above.
[0223]
FIG. 68 is a schematic view illustrating the fourth semiconductor light emitting device according to the present embodiment. That is, the semiconductor light emitting device 300H shown as a cross-sectional view in the drawing is a so-called lead frame type SMD lamp. The fluorescent material layer FL is disposed between the lead frame 310H and the semiconductor light emitting device 990 by any of the methods described above.
[0224]
FIG. 69 is a schematic view illustrating the fifth semiconductor light emitting device according to the present embodiment. That is, the semiconductor light emitting device 350H shown as a cross-sectional view in the drawing is a so-called surface-emitting type semiconductor light emitting device. The fluorescent material layer FL is disposed between the lead frames 360 and 362 and the semiconductor light emitting device 990 by any of the methods described above.
[0225]
FIG. 70 is a schematic view illustrating the sixth semiconductor light emitting device according to the present embodiment. That is, the semiconductor light emitting device 400H shown as a cross-sectional view in the drawing is a so-called dome-shaped semiconductor light emitting device. The fluorescent material layer FL is disposed between the lead frame 410 and the semiconductor light emitting device 990 by any of the methods described above.
[0226]
FIG. 71 is a schematic view illustrating the seventh semiconductor light emitting device according to the present embodiment. That is, the semiconductor light emitting device 450H shown in the drawing as a plan view and a cross-sectional view is a so-called meter pointer type semiconductor light emitting device. The fluorescent material layer FL is disposed between the substrate 460 and the semiconductor light emitting element 990 by any of the methods described above.
[0227]
FIG. 72 is a schematic view illustrating the eighth semiconductor light emitting device according to the present embodiment. That is, the semiconductor light emitting device 500H shown as a cross-sectional view in the drawing is a so-called substrate type 7-segment semiconductor light emitting device. Then, the fluorescent material layer FL is disposed between the substrate 510 and the semiconductor light emitting device 990 by any of the methods described above. In addition, although the example shown in the figure represents a so-called “hollow type”, the present embodiment can be similarly applied to a “resin sealing type”.
[0228]
FIG. 73 is a schematic view illustrating the ninth semiconductor light emitting device according to the present embodiment. That is, the semiconductor light emitting device 550H shown as a cross-sectional view in the drawing is a so-called lead frame type 7 segment type semiconductor light emitting device. The fluorescent material layer FL is disposed between the lead frame 560 and the semiconductor light emitting device 990 by any of the methods described above.
[0229]
FIG. 74 is a schematic view illustrating the tenth semiconductor light emitting device according to the present embodiment. That is, the semiconductor light emitting device 650H shown as a cross-sectional view in FIG. Then, the fluorescent material layer FL is disposed between the substrate 660 and the semiconductor light emitting device 990 by any of the methods described above.
[0230]
FIG. 75 is a schematic view illustrating the eleventh semiconductor light emitting device according to the present embodiment. In other words, the semiconductor light emitting device 700H shown as a cross-sectional view in the drawing is a so-called array type semiconductor light emitting device. The fluorescent material layer FL is disposed between the reflector 722 and the semiconductor light emitting element 990 by any of the methods described above.
[0231]
FIG. 76 is a schematic view illustrating the twelfth semiconductor light emitting device according to the present embodiment. That is, the semiconductor light emitting device 750H shown as a cross-sectional view in the drawing is a semiconductor light emitting device as a so-called can type laser. A fluorescent material layer FL is disposed between the stem 770 and the semiconductor light emitting device 990 by any of the methods described above.
[0232]
The specific example of the ninth embodiment of the present invention has been described above with reference to FIGS. In any of the specific examples described above, the various effects described above with reference to FIG. 65 can be similarly obtained.
[0233]
Next, a tenth embodiment of the present invention will be described.
In the present embodiment, a semiconductor light emitting device that can efficiently convert the wavelength of light from a semiconductor light emitting element and extract it to the outside by applying a fluorescent material to a light reflecting surface such as a lead frame of the semiconductor light emitting device. Can be realized.
[0234]
FIG. 77 is a schematic view illustrating the semiconductor light emitting device according to this embodiment. That is, the semiconductor light emitting device 100I shown as a cross-sectional view in the drawing is a so-called lead frame type LED lamp. The semiconductor light emitting device 990 is mounted on the lead frame 110 and sealed with a resin 140. Here, in the present embodiment, the fluorescent material layer FL is formed on the light reflection surface of the lead frame 110 so that the wavelength of the light from the semiconductor light emitting element 990 can be extracted and taken out to the outside. Has been.
[0235]
Such a fluorescent material layer FL can be formed by coating, for example. That is, the fluorescent material layer FL can be formed by dispersing the fluorescent material in a solvent, applying and drying the fluorescent material. Examples of the solvent include resin-based, rubber-based, organic material-based, inorganic material-based, starchy-based, protein, tar-based, and metal solder-based. Here, when an inorganic solvent is used, it is advantageous in that heat resistance and chemical resistance are high and nonflammability is obtained. In addition, when rubber, starch or protein is used, the stress after drying is relaxed, and it is advantageous in that it can prevent defects such as element degradation and wire breakage due to residual stress of the solvent. It is. In addition, starchy substances and proteins have an advantage that they are easy to handle in terms of water solubility.
[0236]
Also in the present embodiment, the semiconductor light emitting device 990 does not need to contain a fluorescent material. However, in order to obtain high wavelength conversion efficiency in many fluorescent materials that are usually obtained, it is desirable that the semiconductor light emitting device has high luminance in the blue region or in the ultraviolet region having a shorter wavelength. Examples of such a semiconductor light emitting device include a light emitting device using a semiconductor material such as a GaN-based material, a ZnSe-based material, a SiC-based material, a ZnS-based material, or a BN-based material as described with reference to FIGS. be able to.
[0237]
Also in the present embodiment, various inorganic phosphors and organic phosphors as described in the first embodiment can be appropriately selected and used as the phosphor material to be used. In the selection, it is desirable to select a fluorescent material having high wavelength conversion efficiency in relation to the emission wavelength of the semiconductor light emitting element to be used and the desired wavelength of extracted light. In addition, it is desirable to select one that is effectively excited by light having a wavelength other than the visible light region. This is because when a fluorescent material excited by visible light is used, so-called “color mixing” occurs when semiconductor light emitting devices are arranged in parallel. That is, the fluorescent material of the semiconductor light emitting device is excited by receiving visible light from an adjacent light emitting device, and may cause unnecessary light emission.
[0238]
According to this embodiment, light from the semiconductor light emitting device 990 is converted in wavelength by the phosphor layer FL and extracted to the outside, so that the uniformity of the emission wavelength is very good. That is, the emission wavelength of the phosphor is constant without depending on the intensity and wavelength of the excitation light, and therefore the emission wavelength of the semiconductor light emitting device is stable even when the characteristics of the semiconductor light emitting element vary. For the same reason, it is also possible to suppress variations in the emission wavelength depending on the drive current and applied voltage.
[0239]
In the present embodiment, the light source is limited to the vicinity of the light emitting element. Therefore, the optical path through which the light from the light emitting element passes through the phosphor layer FL is substantially constant regardless of the direction of the light, and the conversion efficiency is uniform. As a result, the problem that the wavelength of light extracted from the light emitting device changes depending on the direction is solved.
[0240]
Moreover, according to this embodiment, the lifetime of a light-emitting device can be extended and manufacturing cost can also be reduced. Furthermore, by utilizing light in the ultraviolet region as an excitation light source, “color mixing” occurring in the visible light region can be eliminated.
[0241]
Hereinafter, specific examples of the semiconductor light emitting device according to this embodiment will be described with reference to the drawings. In the specific examples described below, the same portions as those described above are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.
[0242]
FIG. 78 is a schematic view illustrating the second semiconductor light emitting device according to the present embodiment. That is, the semiconductor light emitting device 200I shown as a cross-sectional view in the drawing is a so-called stem type LED lamp. A fluorescent material layer FL is applied on the light reflection surface of the stem 210.
[0243]
FIG. 79 is a schematic view illustrating the third semiconductor light emitting device according to the present embodiment. In other words, the semiconductor light emitting device 250I shown as a cross-sectional view in the drawing is a so-called substrate type SMD lamp. A fluorescent material layer FL is applied on the light reflection surface of the substrate 260.
[0244]
FIG. 80 is a schematic view illustrating the fourth semiconductor light emitting device according to the present embodiment. That is, the semiconductor light emitting device 300I shown as a cross-sectional view in the drawing is a so-called lead frame type SMD lamp. A fluorescent material layer FL is applied on the light reflection surface of the lead frame 310.
[0245]
FIG. 81 is a schematic view illustrating the fifth semiconductor light emitting device according to the present embodiment. That is, the semiconductor light emitting device 350I shown as a cross-sectional view in the drawing is a so-called surface light emitting type semiconductor light emitting device. A fluorescent material layer FL is applied on the light reflection plate 370.
[0246]
FIG. 82 is a schematic view illustrating the sixth semiconductor light emitting device according to the present embodiment. In other words, the semiconductor light emitting device 400I shown as a cross-sectional view in the drawing is a so-called dome-shaped semiconductor light emitting device. A fluorescent material layer FL is applied on the light reflection surface of the lead frame 410.
[0247]
FIG. 83 is a schematic view illustrating the seventh semiconductor light emitting device according to the present embodiment. That is, the semiconductor light emitting device 450I shown in the drawing as a plan view and a cross-sectional view is a so-called meter pointer type semiconductor light emitting device. Then, the fluorescent material layer FL is applied on the light reflecting surface of the substrate 460.
[0248]
FIG. 84 is a schematic view illustrating the eighth semiconductor light emitting device according to the present embodiment. That is, the semiconductor light emitting device 500I shown as a cross-sectional view in the drawing is a so-called substrate type 7-segment semiconductor light emitting device. A fluorescent material layer FL is applied on the light reflection plate 520. In addition, although the example shown in the figure represents a so-called “hollow type”, the present embodiment can be similarly applied to a “resin sealing type”.
[0249]
FIG. 85 is a schematic view illustrating the ninth semiconductor light emitting device according to the present embodiment. That is, the semiconductor light emitting device 550I shown as a cross-sectional view in the drawing is a so-called lead frame type 7 segment type semiconductor light emitting device. A fluorescent material layer FL is applied to the surface of the light reflection plate 570.
[0250]
FIG. 86 is a schematic view illustrating the tenth semiconductor light emitting device according to the present embodiment. In other words, the semiconductor light emitting device 650I shown as a cross-sectional view in the drawing is a so-called matrix type semiconductor light emitting device. A fluorescent material layer FL is applied to the surface of the light reflecting plate 670.
[0251]
FIG. 87 is a schematic view illustrating the eleventh semiconductor light emitting device according to the present embodiment. In other words, the semiconductor light emitting device 700I shown as a cross-sectional view in the drawing is a so-called array type semiconductor light emitting device. The fluorescent material layer FL is applied to the surfaces of the light reflecting plate 722 and the partition plate 724.
[0252]
FIG. 88 is a schematic view illustrating the twelfth semiconductor light emitting device according to the present embodiment. In other words, the semiconductor light emitting device 750I shown as a cross-sectional view in the drawing is a semiconductor light emitting device as a so-called can type laser. The fluorescent material layer FL is applied to the light reflecting surface of the stem 770.
[0253]
The specific example of the tenth embodiment of the present invention has been described above with reference to FIGS. 77 to 88. In any of the specific examples described above, the various effects described above with reference to FIG. 77 can be similarly obtained.
[0254]
Next, an eleventh embodiment of the present invention will be described.
In the present embodiment, by arranging a fluorescent material layer in the light extraction portion of the semiconductor light emitting device, a semiconductor light emitting device capable of efficiently converting the wavelength of light from the semiconductor light emitting element and extracting it to the outside is realized. Can do.
[0255]
FIG. 89 is a schematic view illustrating the semiconductor light emitting device according to this embodiment. That is, the semiconductor light emitting device 350J shown as a cross-sectional view in the drawing is a so-called surface light emitting type semiconductor light emitting device. A fluorescent material layer FL is disposed in the light extraction window portion of the light emitting device, and the wavelength of light from the semiconductor light emitting element 990 can be converted and extracted to the outside.
[0256]
Such a fluorescent material layer FL can be formed, for example, by applying a solvent in which a fluorescent material is dispersed on a light extraction window and drying it. Examples of the solvent include resin-based, rubber-based, organic material-based, inorganic material-based, starchy-based, protein, tar-based, metal solder-based and the like, as described above. Here, when an inorganic solvent is used, it is advantageous in that heat resistance and chemical resistance are high and nonflammability is obtained. Further, when rubber, starch or protein is used, it is advantageous in that stress after drying is relieved and defects such as cracks due to residual stress of the solvent can be prevented. In addition, starch and protein have an advantage that they are easy to handle in terms of water solubility.
[0257]
Further, a light-transmitting film in which a fluorescent material is previously applied or dispersed therein may be attached to the light extraction window of the semiconductor light emitting device.
[0258]
On the other hand, in the case of a semiconductor light emitting device having a condensing lens in the light extraction portion, a fluorescent material may be applied to the lens surface or dispersed inside.
[0259]
Also in the present embodiment, the semiconductor light emitting device 990 does not need to contain a fluorescent material. However, in order to obtain high wavelength conversion efficiency in many fluorescent materials that are usually obtained, it is desirable that the semiconductor light emitting device has high luminance in the blue region or in the ultraviolet region having a shorter wavelength. Examples of such a semiconductor light emitting device include a light emitting device using a semiconductor material such as a GaN-based material, a ZnSe-based material, a SiC-based material, a ZnS-based material, or a BN-based material as described with reference to FIGS. be able to.
[0260]
Also in the present embodiment, various inorganic phosphors and organic phosphors as described in the first embodiment can be appropriately selected and used as the phosphor material to be used. In the selection, it is desirable to select a fluorescent material having high wavelength conversion efficiency in relation to the emission wavelength of the semiconductor light emitting element to be used and the desired wavelength of extracted light. In addition, it is desirable to select one that is effectively excited by light having a wavelength other than the visible light region. This is because when a fluorescent material excited by visible light is used, so-called “color mixing” occurs when semiconductor light emitting devices are arranged in parallel. That is, the fluorescent material of the semiconductor light emitting device is excited by receiving visible light from an adjacent light emitting device, and may cause unnecessary light emission.
[0261]
According to this embodiment, light from the semiconductor light emitting device 990 is converted in wavelength by the phosphor layer FL and extracted to the outside, so that the uniformity of the emission wavelength is very good. That is, the emission wavelength of the phosphor is constant without depending on the intensity and wavelength of the excitation light, and therefore the emission wavelength of the semiconductor light emitting device is stable even when the characteristics of the semiconductor light emitting element vary. For the same reason, it is also possible to suppress variations in the emission wavelength depending on the drive current and applied voltage.
[0262]
Moreover, according to this embodiment, the lifetime of a light-emitting device can be extended and manufacturing cost can also be reduced. Furthermore, by utilizing light in the ultraviolet region as an excitation light source, “color mixing” occurring in the visible light region can be eliminated.
[0263]
Hereinafter, specific examples of the semiconductor light emitting device according to this embodiment will be described with reference to the drawings. In the specific examples described below, the same portions as those described above are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.
[0264]
FIG. 90 is a schematic view illustrating the second semiconductor light emitting device according to the present embodiment. That is, the semiconductor light emitting device 450J shown in the drawing as a plan view and a cross-sectional view is a so-called meter pointer type semiconductor light emitting device. Then, the fluorescent material layer FL is formed on the light extraction portion by any of the methods described above.
[0265]
FIG. 91 is a schematic view illustrating the third semiconductor light emitting device according to the present embodiment. That is, the semiconductor light emitting device 500J shown as a cross-sectional view in the drawing is a so-called substrate type 7-segment semiconductor light emitting device. Then, the fluorescent material layer FL is formed on the light extraction portion by any of the methods described above. In addition, although the example shown in the figure represents a so-called “hollow type”, the present embodiment can be similarly applied to a “resin sealing type”.
[0266]
FIG. 92 is a schematic view illustrating the fourth semiconductor light emitting device according to the present embodiment. That is, the semiconductor light emitting device 550J shown as a cross-sectional view in the drawing is a so-called lead frame type 7 segment type semiconductor light emitting device. Then, the fluorescent material layer FL is formed on the light extraction portion by any of the methods described above.
[0267]
FIG. 93 is a schematic view illustrating the fifth semiconductor light emitting device according to the present embodiment. That is, the semiconductor light emitting device 650J shown as a cross-sectional view in the drawing is a so-called matrix type semiconductor light emitting device. Then, the fluorescent material layer FL is formed on the light extraction portion by any of the methods described above.
[0268]
FIG. 94 is a schematic view illustrating the sixth semiconductor light emitting device according to the present embodiment. That is, the semiconductor light emitting device 700J shown as a cross-sectional view in the drawing is a so-called array type semiconductor light emitting device. The rod lens 740 contains a fluorescent material. Further, a fluorescent material may be applied to the surface of the rod lens 740 or a transparent film containing the fluorescent material may be attached.
[0269]
FIG. 95 is a schematic view illustrating the seventh semiconductor light emitting device according to the present embodiment. That is, the semiconductor light emitting device 750J shown as a cross-sectional view in the drawing is a semiconductor light emitting device as a so-called can type laser. Then, the fluorescent material layer FL is formed on the light extraction portion by any of the methods described above.
[0270]
The specific example of the eleventh embodiment of the present invention has been described above with reference to FIGS. In any of the specific examples described above, the various effects described above with reference to FIG. 89 can be similarly obtained.
[0271]
Next, a twelfth embodiment of the present invention will be described.
In this embodiment, a semiconductor light emitting device capable of efficiently converting the wavelength of light from the semiconductor light emitting element and extracting it to the outside by disposing a lump of fluorescent material in the vicinity of the light extraction portion of the light emitting element of the semiconductor light emitting device. An apparatus can be realized.
[0272]
FIG. 96 is a schematic view illustrating the semiconductor light emitting device according to this embodiment. In other words, the semiconductor light emitting devices 100K and 100L shown as cross-sectional views in FIGS. 4A and 4B are so-called lead frame type LED lamps.
[0273]
The LED lamp 100K shown in FIG. 10A is configured to convert the wavelength by arranging a fluorescent substance block FL processed into a flat plate shape above the semiconductor light emitting device 990. Further, in the LED lamp 100L shown in FIG. 5B, a phosphor lump FL processed into a disk shape is arranged above the semiconductor light emitting element 990, and further processed so as to cover its periphery. FL is arranged. Such a phosphor block FL can be formed, for example, by mixing and sintering the phosphor in a predetermined medium such as an organic material or an inorganic material. In addition, the shape and the position of the arrangement can be optimized as appropriate according to the configuration of the semiconductor light emitting device. Also in the present embodiment, the light emitted from the semiconductor light emitting device 990 is converted in wavelength by the phosphor FL and can be extracted outside. Therefore, it is possible to obtain the same effect as each of the embodiments described above.
[0274]
【The invention's effect】
The present invention is implemented in the form as described above, and has the effects described below.
According to the present invention, the light emission from the light emitting layer of the semiconductor light emitting device is not directly taken out, but the wavelength conversion is performed by the fluorescent material. Therefore, it depends on the manufacturing parameter variation of the semiconductor light emitting device, the drive current, the temperature, and the like. Thus, the problem that the emission wavelength fluctuates can be solved. That is, according to the present invention, the emission wavelength is extremely stable, and the emission luminance and the emission wavelength can be controlled independently.
[0275]
In addition, according to the present invention, since the fluorescent materials to be used are appropriately combined, that is, the fluorescent materials of red (R), green (G), and blue (B) are appropriately mixed, Luminescence can be easily obtained.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating a schematic configuration of a first semiconductor light emitting device according to the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating a schematic configuration of a second semiconductor light emitting element according to the present invention.
FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing a first semiconductor light emitting device according to a second embodiment of the invention.
FIG. 4 is a schematic cross-sectional view showing a second semiconductor light emitting device according to a second embodiment of the invention.
FIG. 5 is a schematic cross-sectional view showing a third semiconductor light emitting device according to the second embodiment of the invention.
FIG. 6 is a schematic sectional view showing a fourth semiconductor light emitting device according to the second embodiment of the invention.
FIG. 7 is a schematic sectional view showing a fifth semiconductor light emitting device according to the second embodiment of the invention.
FIG. 8 is a schematic cross-sectional view showing a sixth semiconductor light emitting device according to the second embodiment of the invention.
FIG. 9 is a schematic cross-sectional view showing a seventh semiconductor light emitting device according to the second embodiment of the invention.
FIG. 10 is a schematic cross-sectional view showing an eighth semiconductor light emitting device according to the second embodiment of the invention.
FIG. 11 is a schematic cross-sectional view showing a ninth semiconductor light emitting device according to the second embodiment of the invention.
FIG. 12 is a schematic cross-sectional view showing a tenth semiconductor light emitting device according to the second embodiment of the present invention.
FIG. 13 is a schematic cross-sectional view showing an eleventh semiconductor light emitting device according to a second embodiment of the invention.
FIG. 14 is a schematic cross-sectional view showing a twelfth semiconductor light emitting device according to the second embodiment of the invention.
FIG. 15 is a schematic cross-sectional view showing a thirteenth semiconductor light emitting device according to the second embodiment of the invention.
FIG. 16 is a schematic cross-sectional view showing a first semiconductor light emitting device according to a third embodiment of the invention.
FIG. 17 is a schematic cross-sectional view showing a second semiconductor light emitting device according to a third embodiment of the invention.
FIG. 18 is a schematic cross-sectional view showing a third semiconductor light emitting device according to the third embodiment of the invention.
FIG. 19 is a schematic sectional view showing a fourth semiconductor light emitting device according to the third embodiment of the invention.
FIG. 20 is a schematic cross-sectional view showing a fifth semiconductor light emitting device according to the third embodiment of the invention.
FIG. 21 is a schematic cross-sectional view showing a sixth semiconductor light emitting device according to the third embodiment of the invention.
FIG. 22 is a schematic cross-sectional view showing a seventh semiconductor light emitting device according to the third embodiment of the invention.
FIG. 23 is a schematic cross-sectional view showing an eighth semiconductor light emitting device according to the third embodiment of the invention.
FIG. 24 is a schematic cross-sectional view showing a ninth semiconductor light emitting device according to the third embodiment of the invention.
FIG. 25 is a schematic cross-sectional view showing a tenth semiconductor light emitting device according to the third embodiment of the invention.
FIG. 26 is a schematic cross-sectional view showing an eleventh semiconductor light emitting device according to the third embodiment of the invention.
FIG. 27 is a schematic view showing a first semiconductor light emitting device according to a fourth embodiment of the invention.
FIG. 28 is a schematic view showing a second semiconductor light emitting device according to the fourth embodiment of the invention.
FIG. 29 is a schematic view showing a third semiconductor light emitting device according to the fourth embodiment of the invention.
FIG. 30 is a schematic view showing a fourth semiconductor light emitting device according to the fourth embodiment of the invention.
FIG. 31 is a schematic view showing a fifth semiconductor light emitting device according to the fourth embodiment of the invention.
FIG. 32 is a schematic view showing a sixth semiconductor light emitting device according to the fourth embodiment of the invention.
FIG. 33 is a schematic view showing a seventh semiconductor light emitting device according to the fourth embodiment of the invention.
FIG. 34 is a schematic view showing an eighth semiconductor light emitting device according to the fourth embodiment of the invention.
FIG. 35 is a schematic view showing a first semiconductor light emitting device according to a fifth embodiment of the invention.
FIG. 36 is a schematic view showing a second semiconductor light emitting device according to the fifth embodiment of the invention.
FIG. 37 is a schematic view showing a third semiconductor light emitting device according to the fifth embodiment of the invention.
FIG. 38 is a schematic view showing a fourth semiconductor light emitting device according to the fifth embodiment of the invention.
FIG. 39 is a schematic view showing a fifth semiconductor light emitting device according to the fifth embodiment of the invention.
FIG. 40 is a schematic view showing a sixth semiconductor light emitting device according to the fifth embodiment of the invention.
FIG. 41 is a schematic view showing a first semiconductor light emitting device according to a sixth embodiment of the invention.
FIG. 42 is a schematic view showing a second semiconductor light emitting device according to the sixth embodiment of the invention.
FIG. 43 is a schematic view showing a third semiconductor light emitting device according to the sixth embodiment of the invention.
FIG. 44 is a schematic view showing a fourth semiconductor light emitting device according to the sixth embodiment of the invention.
FIG. 45 is a schematic view showing a fifth semiconductor light emitting device according to the sixth embodiment of the invention.
FIG. 46 is a schematic view showing a sixth semiconductor light emitting device according to the sixth embodiment of the present invention.
FIG. 47 is a schematic view showing a first semiconductor light emitting device according to a seventh embodiment of the invention.
FIG. 48 is a schematic view showing a second semiconductor light emitting device according to a seventh embodiment of the invention.
FIG. 49 is a schematic view showing a third semiconductor light emitting device according to the seventh embodiment of the invention.
FIG. 50 is a schematic view showing a fourth semiconductor light emitting device according to the seventh embodiment of the invention.
FIG. 51 is a schematic view showing a fifth semiconductor light emitting device according to the seventh embodiment of the invention.
FIG. 52 is a schematic view showing a sixth semiconductor light emitting device according to the seventh embodiment of the invention.
FIG. 53 is a schematic view showing a first semiconductor light emitting device according to an eighth embodiment of the invention.
FIG. 54 is a schematic view showing a second semiconductor light emitting device according to the eighth embodiment of the invention.
FIG. 55 is a schematic view showing a third semiconductor light emitting device according to the eighth embodiment of the invention.
FIG. 56 is a schematic view showing a fourth semiconductor light emitting device according to the eighth embodiment of the invention.
FIG. 57 is a schematic view showing a fifth semiconductor light emitting device according to the eighth embodiment of the invention.
FIG. 58 is a schematic view showing a sixth semiconductor light emitting device according to the eighth embodiment of the invention.
FIG. 59 is a schematic view showing a seventh semiconductor light emitting device according to the eighth embodiment of the invention.
FIG. 60 is a schematic view showing an eighth semiconductor light emitting device according to the eighth embodiment of the present invention.
FIG. 61 is a schematic view showing a ninth semiconductor light emitting device according to the eighth embodiment of the invention.
FIG. 62 is a schematic diagram showing a tenth semiconductor light emitting device according to an eighth embodiment of the present invention.
FIG. 63 is a schematic view showing an eleventh semiconductor light emitting device according to an eighth embodiment of the invention.
FIG. 64 is a schematic view showing a twelfth semiconductor light emitting device according to the eighth embodiment of the invention.
FIG. 65 is a schematic view showing a first semiconductor light emitting device according to a ninth embodiment of the invention.
FIG. 66 is a schematic view showing a second semiconductor light emitting device according to the ninth embodiment of the invention.
FIG. 67 is a schematic view showing a third semiconductor light emitting device according to the ninth embodiment of the invention.
FIG. 68 is a schematic view showing a fourth semiconductor light emitting device according to the ninth embodiment of the invention.
FIG. 69 is a schematic view showing a fifth semiconductor light emitting device according to the ninth embodiment of the invention.
FIG. 70 is a schematic view showing a sixth semiconductor light emitting device according to the ninth embodiment of the invention.
FIG. 71 is a schematic view showing a seventh semiconductor light emitting device according to the ninth embodiment of the invention.
FIG. 72 is a schematic view showing an eighth semiconductor light emitting device according to the ninth embodiment of the invention.
FIG. 73 is a schematic view showing a ninth semiconductor light emitting device according to the ninth embodiment of the invention.
74 is a schematic view showing a tenth semiconductor light emitting device according to the ninth embodiment of the invention. FIG.
FIG. 75 is a schematic view showing an eleventh semiconductor light emitting device according to the ninth embodiment of the invention.
FIG. 76 is a schematic view showing a twelfth semiconductor light emitting device according to the ninth embodiment of the invention.
77 is a schematic view showing a first semiconductor light emitting device according to a tenth embodiment of the invention. FIG.
78 is a schematic diagram showing a second semiconductor light emitting device according to the tenth embodiment of the invention. FIG.
FIG. 79 is a schematic view showing a third semiconductor light emitting device according to the tenth embodiment of the invention.
FIG. 80 is a schematic view showing a fourth semiconductor light emitting device according to the tenth embodiment of the invention.
FIG. 81 is a schematic view showing a fifth semiconductor light emitting device according to the tenth embodiment of the invention.
FIG. 82 is a schematic view showing a sixth semiconductor light emitting device according to the tenth embodiment of the invention.
FIG. 83 is a schematic view showing a seventh semiconductor light emitting device according to the tenth embodiment of the invention.
FIG. 84 is a schematic view showing an eighth semiconductor light emitting device according to the tenth embodiment of the invention.
FIG. 85 is a schematic view showing a ninth semiconductor light emitting device according to the tenth embodiment of the invention.
FIG. 86 is a schematic view showing a tenth semiconductor light emitting device according to the tenth embodiment of the present invention.
FIG. 87 is a schematic view showing an eleventh semiconductor light emitting device according to the tenth embodiment of the invention.
FIG. 88 is a schematic view showing a twelfth semiconductor light emitting device according to the tenth embodiment of the invention.
FIG. 89 is a schematic view showing a first semiconductor light emitting device according to an eleventh embodiment of the present invention.
FIG. 90 is a schematic diagram showing a second semiconductor light emitting device according to the eleventh embodiment of the present invention.
FIG. 91 is a schematic view showing a third semiconductor light emitting device according to the eleventh embodiment of the present invention.
FIG. 92 is a schematic view showing a fourth semiconductor light emitting device according to the eleventh embodiment of the present invention.
FIG. 93 is a schematic view showing a fifth semiconductor light emitting device according to the eleventh embodiment of the present invention.
FIG. 94 is a schematic view showing a sixth semiconductor light emitting device according to the eleventh embodiment of the present invention.
FIG. 95 is a schematic view showing a seventh semiconductor light emitting device according to the eleventh embodiment of the present invention.
FIG. 96 is a schematic view showing a semiconductor light emitting device according to a twelfth embodiment of the present invention.
FIG. 97 is a schematic cross-sectional view showing a configuration of a conventional gallium nitride light-emitting element.
[Explanation of symbols]
10, 50 Semiconductor light emitting device
100, 200 LED lamp
250, 300 SMD lamp
350 Surface-emitting light-emitting device
400 Dome light emitting device
450 meter indicator light emitting device
500, 550 7 segment light emitting device
600 level meter type light emitting device
650 matrix light emitting device
700 Array type light emitting device
750 Can type light emitting device

Claims (4)

サファイア基板と、
前記サファイア基板上に形成され、窒化ガリウム系半導体からなる第1導電型クラッド層と、
前記第1導電型クラッド層上に形成され、前記第1導電型クラッド層よりも小さいバンドギャップを有する窒化ガリウム系半導体からなり、電流注入により紫外光を放射する発光層と、
前記発光層上に形成され、前記発光層よりも大きいバンドギャップを有する窒化ガリウム系半導体からなる第2導電型クラッド層と、
前記第1導電型クラッド層に電気的に接続して形成された第1の電極と、
前記第2導電型クラッド層上に、前記第2導電型クラッド層と電気的に接続して形成された第2の電極と、
を有する半導体発光素子と、
前記第1の電極と電気的に接続して形成された第1のリードと、
前記第2の電極と電気的に接続して形成された第2のリードと、
を備え、
前記サファイア基板に、前記発光層からの前記紫外光により励起されて可視光を放射する蛍光体が含有されていることを特徴とする半導体発光装置。
A sapphire substrate,
A first conductivity type cladding layer formed on the sapphire substrate and made of a gallium nitride based semiconductor;
A light emitting layer formed on the first conductivity type cladding layer and made of a gallium nitride based semiconductor having a smaller band gap than the first conductivity type cladding layer, and emitting ultraviolet light by current injection;
A second conductivity type cladding layer formed on the light emitting layer and made of a gallium nitride based semiconductor having a larger band gap than the light emitting layer;
A first electrode formed in electrical connection with the first conductivity type cladding layer;
A second electrode formed on the second conductivity type cladding layer and electrically connected to the second conductivity type cladding layer;
A semiconductor light emitting device having:
A first lead formed in electrical connection with the first electrode;
A second lead formed in electrical connection with the second electrode;
With
A semiconductor light emitting device, wherein the sapphire substrate contains a phosphor that emits visible light when excited by the ultraviolet light from the light emitting layer.
基板と、
前記基板上に形成され、窒化ガリウム系半導体からなり、電流注入により紫外光を放射する発光層を含む、半導体層と、
第1の電極と、
第2の電極と、
を有する半導体発光素子と、
前記第1の電極と電気的に接続された第1のリードと、
前記第2の電居と電気的に接続された第2のリードと、
を備え、
前記半導体層に、前記発光層からの前記紫外光により励起されて可視光を放射する蛍光体が含有されていることを特徴とする半導体発光装置。
A substrate,
A semiconductor layer formed on the substrate, made of a gallium nitride semiconductor, and including a light emitting layer that emits ultraviolet light by current injection;
A first electrode;
A second electrode;
A semiconductor light emitting device having:
A first lead electrically connected to the first electrode;
A second lead electrically connected to the second electrical residence;
With
The semiconductor light-emitting device, wherein the semiconductor layer contains a phosphor that emits visible light when excited by the ultraviolet light from the light-emitting layer.
前記紫外光の波長が、360nm以上380nm以下であることを特徴とする請求項1または請求項2記載の半導体発光装置。The semiconductor light emitting device according to claim 1, wherein a wavelength of the ultraviolet light is not less than 360 nm and not more than 380 nm. 前記蛍光体が、前記発光層からの前記紫外光により励起されて青色光を放射する青色発光蛍光体と、前記発光層からの前記紫外光により励起されて緑色光を放射する緑色発光蛍光体と、前記紫外光により励起されて赤色光を放射する赤色発光蛍光体と、を含有し、
前記青色発光蛍光体と、前記緑色発光蛍光体と、前記赤色発光蛍光体と、の割合が、前記青色光と、前記緑色光と、前記赤色光と、の混ぜ合わせにより白色発光となるように設定されていることを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれかに記載の半導体発光装置。
A blue light emitting phosphor that emits blue light when excited by the ultraviolet light from the light emitting layer; a green light emitting phosphor that emits green light when excited by the ultraviolet light from the light emitting layer; A red light-emitting phosphor that emits red light when excited by the ultraviolet light, and
The ratio of the blue light-emitting phosphor, the green light-emitting phosphor, and the red light-emitting phosphor is such that white light is emitted by mixing the blue light, the green light, and the red light. 4. The semiconductor light emitting device according to claim 1, wherein the semiconductor light emitting device is set.
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