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Description
本発明は、LEDチップ(発光ダイオードチップ)を利用した発光装置に関するものである。 The present invention relates to a light emitting device using an LED chip (light emitting diode chip).
従来から、LEDチップとLEDチップから放射された光によって励起されてLEDチップとは異なる発光色の光を放射する蛍光体とを組み合わせ所望の混色光(例えば、白色光)を得るようにした発光装置の研究開発が各所で行われている(例えば、特許文献1,2参照)。 Conventionally, light emission in which a desired mixed color light (for example, white light) is obtained by combining an LED chip and a phosphor that emits light of a light emission color different from that of the LED chip when excited by light emitted from the LED chip. Research and development of the apparatus is performed in various places (for example, refer to Patent Documents 1 and 2).
ここにおいて、上記特許文献1には、図4に示すように、青色光を放射するLEDチップ10’と、当該LEDチップ10’が実装された実装基板20’と、LEDチップ10’における実装基板20’側とは反対の表面側に積層されLEDチップ10’から放射される光によって励起されてLEDチップ10’よりも長波長の可視光(黄色光)を放射する蛍光体および透光性材料により形成された色変換部60’と、LEDチップ10’と色変換層60’との間に設けられLEDチップ10’から放射される光を透過し且つ色変換部60’の蛍光体から放射される可視光を反射する波長選択フィルタ層45’と、実装基板20’におけるLEDチップ10’の実装面側においてLEDチップ10’、波長選択フィルタ層45’および色変換部60’を覆うレンズ160’とを備えた発光装置が記載されている。
Here, in Patent Document 1, as shown in FIG. 4, an
また、上記特許文献2には、図5に示すように、青色光を放射するLEDチップ10’と、リードフレームの一部からなりLEDチップ10’が内底面上に実装されたカップ部120’と、LEDチップ10’を封止した封止材からなる半球状の封止部50’と、封止部50’の表面側に積層されLEDチップ10’から放射される光によって励起されてLEDチップ10’よりも長波長の可視光(黄色光)を放射する蛍光体および透光性材料により形成されたドーム状の色変換部60’と、封止部50’と色変換部60’との間に設けられLEDチップ10’から放射される光を透過し且つ色変換部60’の蛍光体から放射される可視光を反射する波長選択フィルタ層45’と、カップ部120’におけるLEDチップ10’の実装面側において色変換部60’を覆うレンズ160’とを備えた発光装置が記載されている。なお、波長選択フィルタ層45’は、相対的に屈折率の高いTiO2膜と相対的に屈折率の低いSiO2膜とが交互に積層されている。
ところで、図4や図5に示した発光装置は、LEDチップ10’と色変換部60’との間に波長選択フィルタ層45’が設けられているので、色変換部60’の蛍光体から放射された可視光の一部がLEDチップ10’側に戻って光取り出し効率が低下するのを抑制することができる。
By the way, in the light emitting device shown in FIG. 4 and FIG. 5, since the wavelength
しかしながら、図4に示した構成の発光装置では、LEDチップ10’の側面から放射された青色光が色変換部60’を通らずにレンズ160’へ入射して外部へ出射されるので、色むらが生じやすかった。
However, in the light emitting device having the configuration shown in FIG. 4, the blue light emitted from the side surface of the
これに対して、図5に示した構成の発光装置は、色変換部60’がドーム状に形成されているので、図4に示した構成の発光装置に比べて色むらの発生を抑制することができる。
On the other hand, in the light emitting device having the configuration shown in FIG. 5, since the
しかしながら、図4や図5に示した構成の発光装置では、波長選択フィルタ層45’と色変換部60’とが積層されているので、色変換部60’の蛍光体で発生する熱に起因して波長選択フィルタ層45’に応力がかかり、波長選択フィルタ層45’にクラックが発生して光取り出し効率が低下する恐れがあった。
However, in the light emitting device having the configuration shown in FIGS. 4 and 5, the wavelength
本発明は上記事由に鑑みて為されたものであり、その目的は、波長選択フィルタ層へのクラックの発生を抑制することができる発光装置を提供することにある。 This invention is made | formed in view of the said reason, The objective is to provide the light-emitting device which can suppress generation | occurrence | production of the crack to a wavelength selection filter layer.
請求項1の発明は、可視光を放射するLEDチップと、当該LEDチップが実装された実装基板と、実装基板におけるLEDチップの実装面側にLEDチップを囲む形で配設されたドーム状の光学部材と、LEDチップから放射される可視光によって励起されてLEDチップよりも長波長の可視光を放射する蛍光体および透光性材料により形成され光学部材を囲む形で配設されたドーム状の色変換部と、光学部材の光出射面に形成されLEDチップから放射される可視光を透過し且つ蛍光体から放射される可視光を反射する波長選択フィルタ層とを備え、波長選択フィルタ層と色変換部との間に空気層が形成され、LEDチップから放射される可視光によって励起されてLEDチップよりも長波長かつ蛍光体である第1の蛍光体よりも短波長の可視光を放射する第2の蛍光体および透光性材料により形成され色変換部である第1色変換部の外側に位置するドーム状の第2色変換部を備え、波長選択フィルタ層は、第2の蛍光体から放射される可視光を反射する光学特性を有し、第2色変換部と第1色変換部との間に別の空気層が形成されてなることを特徴とする。 The invention of claim 1 is an LED chip that emits visible light, a mounting board on which the LED chip is mounted, and a dome-like shape that is disposed on the mounting surface side of the LED chip on the mounting board so as to surround the LED chip. A dome shape formed of an optical member, a fluorescent material that is excited by visible light emitted from the LED chip and emits visible light having a wavelength longer than that of the LED chip, and a translucent material, and is disposed so as to surround the optical member And a wavelength selection filter layer that is formed on the light emitting surface of the optical member and that transmits visible light emitted from the LED chip and reflects visible light emitted from the phosphor. shorter than the air layer is formed, is excited by visible light emitted from the LED chip first phosphor is a long wavelength and the phosphor than LED chips between the color conversion unit and A wavelength selective filter layer is provided with a dome-shaped second color conversion unit that is formed of a second phosphor that emits visible light and a translucent material and is located outside the first color conversion unit that is a color conversion unit. It has an optical characteristic of reflecting visible light radiated from the second phosphor, and another air layer is formed between the second color conversion unit and the first color conversion unit .
この発明によれば、光学部材の光出射面に形成されLEDチップから放射される可視光を透過し且つ蛍光体から放射される可視光を反射する波長選択フィルタ層と色変換部との間に空気層が形成されているので、色変換部で発生する熱に起因して波長選択フィルタ層にかかる熱応力を低減でき、波長選択フィルタ層へのクラックの発生を抑制することができる。 According to this invention, between the wavelength selection filter layer that is formed on the light emitting surface of the optical member and transmits visible light emitted from the LED chip and reflects visible light emitted from the phosphor, and the color conversion unit. Since the air layer is formed, the thermal stress applied to the wavelength selection filter layer due to the heat generated in the color conversion unit can be reduced, and the occurrence of cracks in the wavelength selection filter layer can be suppressed.
また、この発明によれば、LEDチップから放射される可視光によって励起されてLEDチップよりも長波長の可視光を放射する第1の蛍光体および透光性材料により形成されたドーム状の第1色変換部と、LEDチップから放射される可視光によって励起されてLEDチップよりも長波長かつ第1の蛍光体よりも短波長の可視光を放射する第2の蛍光体および透光性材料により形成され第1色変換部の外側に位置するドーム状の第2色変換部とを備えていることにより、第1の蛍光体と第2の蛍光体との2種類の蛍光体のうち短波長側に発光ピーク波長を有する第2の蛍光体から放射された可視光が長波長側に発光ピーク波長を有する第1の蛍光体に二次吸収されるのを抑制することが可能となる。さらに、この発明によれば、第2色変換部の第2の蛍光体から放射される可視光が第1色変換部へ入射しにくくなり、外部への光取り出し効率を高めることができる。 Further, according to this invention, the first phosphor and the dome formed by the transparent material which emits visible light of longer wavelength than the excitation has been L ED chip by the visible light emitted from the L ED chip a first color conversion section of Jo, a second phosphor that emits L ED chips is excited by visible light emitted from L ED visible light having a shorter wavelength than even longer wavelengths and the first phosphor than the chip And a dome-shaped second color conversion unit formed of a translucent material and positioned outside the first color conversion unit, so that two types of first phosphor and second phosphor are provided. restrain the visible light emitted from the second phosphor is secondarily absorbed by the first phosphor having a peak emission wavelength longer having an emission peak wavelength in the phosphor sac Chi shorter wavelength It becomes possible . Furthermore, according to the present invention, visible light radiated from the second phosphor of the second color conversion unit becomes difficult to enter the first color conversion unit, and the light extraction efficiency to the outside can be increased.
なお、本発明とは別の発明ではあるが、可視光を放射するLEDチップと、当該LEDチップが実装された実装基板と、実装基板におけるLEDチップの実装面側にLEDチップを囲む形で配設されたドーム状の光学部材と、LEDチップから放射される可視光によって励起されてLEDチップよりも長波長の可視光を放射する蛍光体および透光性材料により形成され光学部材を囲む形で配設されたドーム状の色変換部と、光学部材の光出射面に形成されLEDチップから放射される可視光を透過し且つ蛍光体から放射される可視光を反射する波長選択フィルタ層とを備え、波長選択フィルタ層と色変換部との間に空気層が形成され、LEDチップから放射される可視光によって励起されてLEDチップよりも長波長かつ蛍光体である第1の蛍光体よりも短波長の可視光を放射する第2の蛍光体および透光性材料により形成され色変換部である第1色変換部の外側に位置するドーム状の第2色変換部を備え、波長選択フィルタ層は、第2の蛍光体から放射される可視光を反射する光学特性を有し、第2色変換部と第1色変換部とが一体化されてなり、且つ、第2色変換部の透光性材料の屈折率が第1色変換部の透光性材料の屈折率よりも大きいことを特徴とするものがある。 Although it is an invention different from the present invention, an LED chip that emits visible light, a mounting board on which the LED chip is mounted, and an LED chip surrounding the LED chip on the mounting board are arranged. A dome-shaped optical member provided, a phosphor that is excited by visible light emitted from the LED chip and emits visible light having a wavelength longer than that of the LED chip, and a translucent material, and surrounds the optical member. A dome-shaped color converter disposed, and a wavelength selection filter layer that is formed on the light emitting surface of the optical member and transmits visible light emitted from the LED chip and reflects visible light emitted from the phosphor. An air layer is formed between the wavelength selection filter layer and the color conversion unit, and is excited by visible light emitted from the LED chip and has a longer wavelength than the LED chip and is a phosphor. A dome-shaped second color conversion unit that is formed of a second phosphor that emits visible light having a shorter wavelength than the light body and a light-transmitting material and that is located outside the first color conversion unit, which is a color conversion unit. The wavelength selection filter layer has an optical characteristic of reflecting visible light emitted from the second phosphor, and the second color conversion unit and the first color conversion unit are integrated, and the second there is, wherein the refractive index of the translucent material of the color conversion unit is larger than the refractive index of the translucent material of the first color conversion section.
本発明とは別の発明によれば、光学部材の光出射面に形成されLEDチップから放射される可視光を透過し且つ蛍光体から放射される可視光を反射する波長選択フィルタ層と色変換部との間に空気層が形成されているので、色変換部で発生する熱に起因して波長選択フィルタ層にかかる熱応力を低減でき、波長選択フィルタ層へのクラックの発生を抑制することができる。また、LEDチップから放射される可視光によって励起されてLEDチップよりも長波長の可視光を放射する第1の蛍光体および透光性材料により形成されたドーム状の第1色変換部と、LEDチップから放射される可視光によって励起されてLEDチップよりも長波長かつ第1の蛍光体よりも短波長の可視光を放射する第2の蛍光体および透光性材料により形成され第1色変換部の外側に位置するドーム状の第2色変換部とを備えていることにより、第1の蛍光体と第2の蛍光体との2種類の蛍光体のうち短波長側に発光ピーク波長を有する第2の蛍光体から放射された可視光が長波長側に発光ピーク波長を有する第1の蛍光体に二次吸収されるのを抑制することが可能となる。さらに、第2色変換部の第2の蛍光体から放射された可視光が第1色変換部中へ入射するのを抑制することができ、外部への光取り出し効率を高めることができる。 According to another aspect of the present invention, a wavelength selective filter layer that is formed on the light emitting surface of an optical member and transmits visible light emitted from an LED chip and reflects visible light emitted from a phosphor, and color conversion. An air layer is formed between the wavelength selection filter layer and the thermal stress applied to the wavelength selection filter layer due to the heat generated in the color conversion unit can be reduced, and the generation of cracks in the wavelength selection filter layer can be suppressed. Can do. In addition, a dome-shaped first color conversion unit formed of a first phosphor that is excited by visible light emitted from the LED chip and emits visible light having a wavelength longer than that of the LED chip, and a translucent material; A first color formed by a second phosphor and a translucent material that is excited by visible light emitted from the LED chip and emits visible light having a longer wavelength than the LED chip and a shorter wavelength than the first phosphor. By providing the dome-shaped second color conversion unit located outside the conversion unit, the emission peak wavelength on the short wavelength side of the two types of phosphors of the first phosphor and the second phosphor It is possible to suppress the secondary absorption of the visible light emitted from the second phosphor having the second absorption by the first phosphor having the emission peak wavelength on the long wavelength side. Furthermore, it is possible to suppress the visible light emitted from the second phosphor of the second color conversion unit from entering the first color conversion unit, and to increase the light extraction efficiency to the outside.
請求項1の発明では、波長選択フィルタ層へのクラックの発生を抑制することができるという効果がある。 In the invention of claim 1, there is an effect that the occurrence of cracks in the wavelength selective filter layer can be suppressed.
(実施形態1)
本実施形態の発光装置1は、図1に示すように、可視光を放射するLEDチップ10と、当該LEDチップ10が実装された実装基板20と、実装基板20におけるLEDチップ10の実装面側にLEDチップ10を囲む形で配設されたドーム状の光学部材40と、光学部材40の内側でLEDチップ10を封止した封止材からなる封止部50と、LEDチップ10から放射される可視光によって励起されてLEDチップ10よりも長波長の可視光を放射する蛍光体および透光性材料により形成され光学部材40を囲む形で配設されたドーム状の色変換部61と、光学部材40の光出射面に形成されLEDチップ10から放射される可視光を透過し且つ色変換部61の蛍光体から放射される可視光を反射する波長選択フィルタ層45とを備え、波長選択フィルタ層45と色変換部61との間に空気層70が形成されている。
(Embodiment 1)
As shown in FIG. 1, the light emitting device 1 of the present embodiment includes an
本実施形態の発光装置1では、LEDチップ10として、青色光を放射するGaN系青色LEDチップを用い、色変換部61の蛍光体として、LEDチップ10から放射された青色光によって励起されて黄色光を放射する粒子状の黄色蛍光体を用いており、LEDチップ10から放射され封止部50、光学部材40、波長選択フィルタ層45、色変換部61を透過した青色光と、色変換部61の黄色蛍光体から放射された黄色光との混色光からなる白色光を得ることができる。
In the light emitting device 1 of this embodiment, a GaN-based blue LED chip that emits blue light is used as the
LEDチップ10は、厚み方向の一表面側(図1における下面側)にアノード電極(図示せず)が形成されるとともに、厚み方向の他表面側(図1における上面側)にカソード電極(図示せず)が形成されており、上記他表面側を光取り出し面11側としているが、側面からも青色光が放射される。ここにおいて、アノード電極およびカソード電極は、下層側のNi膜と上層側のAu膜との積層膜により構成されている。
The
実装基板20は、LEDチップ10が一表面側に搭載される矩形板状のサブマウント部材30と、熱伝導性材料により形成されサブマウント部材30が一面側の中央部に固着される矩形板状の伝熱板21と、伝熱板21の一面側(図1における上面側)に例えばポリオレフィン系の固着シート(図示せず)を介して固着される矩形板状のフレキシブルプリント配線板により形成され中央部にサブマウント部材30を露出させる矩形状の窓孔24を有する配線基板22とで構成されている。したがって、LEDチップ10で発生した熱が配線基板22を介さずにサブマウント部材30および伝熱板21に伝熱されるようになっている。
The
上述の伝熱板21は、Cuからなる金属板21aを基礎とし、当該金属板21aの厚み方向の両面にAu膜からなるコーティング膜21bが形成されている。
The
一方、配線基板22は、ポリイミドフィルムからなる絶縁性基材22aの一表面側に、LEDチップ10への給電用の一対の配線パターン23,23が設けられるとともに、各配線パターン23,23および絶縁性基材22aにおいて配線パターン23,23が形成されていない部位を覆う白色系の樹脂からなるレジスト層26が積層されている。ここにおいて、LEDチップ10は、上記カソード電極がボンディングワイヤ14を介して一方の配線パターン23と電気的に接続され、上記アノード電極がサブマウント部材30の電極パターン31およびボンディングワイヤ14を介して他方の配線パターン23と電気的に接続されている。なお、各配線パターン23,23は、絶縁性基材22aの外周形状の半分よりもやや小さな外周形状に形成されている。また、絶縁性基材22aの材料としては、FR4、FR5、紙フェノールなどを採用してもよい。
On the other hand, the
レジスト層26は、配線基板22の窓孔24の近傍において各配線パターン23,23の2箇所が露出し、配線基板22の周部において各配線パターン23,23の1箇所が露出するようにパターニングされており、各配線パターン23,23は、配線基板22の窓孔24近傍において露出した部位が、ボンディングワイヤ14が接続される端子部23aを構成し、配線基板22の周部において露出した円形状の部位が外部接続用の電極部23bを構成している。なお、配線基板22の配線パターン23,23は、Cu膜とNi膜とAu膜との積層膜により構成され、最上層がAu膜となっている。
The resist
また、サブマウント部材30は、熱伝導率が比較的高く且つ電気絶縁性を有するAlNにより形成されており、平面サイズをLEDチップ10のチップサイズよりも大きく設定してあり、伝熱板21とLEDチップ10との線膨張率差に起因してLEDチップ10に働く応力を緩和する応力緩和機能と、LEDチップ10で発生した熱を伝熱板21においてLEDチップ10のチップサイズよりも広い範囲に伝熱させる熱伝導機能とを有している。したがって、本実施形態の発光装置1では、LEDチップ10と伝熱板21との線膨張率差に起因してLEDチップ10に働く応力を緩和することができるとともに、LEDチップ10で発生した熱をサブマウント部材30および伝熱板21を介して効率良く放熱させることができる。
The
本実施形態では、サブマウント部材30の材料として熱伝導率が比較的高く且つ絶縁性を有するAlNを採用しているが、サブマウント部材30の材料はAlNに限らず、例えば、複合SiC、Siなどを採用してもよい。また、サブマウント部材30の一表面側には、LEDチップ10におけるサブマウント部材30側の電極である上記アノード電極と接合される上述の電極パターン31が形成され、当該電極パターン31の周囲にLEDチップ10の側面から放射された光を反射する反射膜32が形成されている。したがって、LEDチップ10の側面から放射された可視光がサブマウント部材30に吸収されるのを防止することができ、外部への光取出し効率をさらに高めることが可能となる。ここにおいて、電極パターン31は、Auを主成分とするAuとSnとの合金(例えば、80Au−20Sn、70Au−30Snなど)により形成されている。また、反射膜32は、Alにより形成されているが、Alに限らず、Ag,Ni,Auなどにより形成してもよい。
In the present embodiment, AlN having a relatively high thermal conductivity and insulating properties is adopted as the material of the submount
また、本実施形態の発光装置1では、サブマウント部材30の厚み寸法を、当該サブマウント部材30の表面が配線基板22のレジスト層26の表面よりも伝熱板21から離れるように設定してあり、LEDチップ10から側方に放射された光が配線基板22の窓孔24の内周面を通して配線基板22に吸収されるのを防止することができる。
In the light emitting device 1 of the present embodiment, the thickness dimension of the submount
上述の封止部50の材料である封止材としては、シリコーン樹脂を用いているが、シリコーン樹脂に限らず、例えばエポキシ樹脂などを用いてもよい。
As a sealing material which is a material of the above-mentioned
光学部材40は、透光性材料(例えば、シリコーン樹脂など)の成形品であってドーム状に形成されている。ここで、本実施形態では、光学部材40をシリコーン樹脂により形成してあるので、光学部材40と封止部50との屈折率差および線膨張率差を小さくすることができる。なお、封止部50の材料である封止材がエポキシ樹脂の場合には、光学部材40もエポキシ樹脂により形成することが好ましい。また、光学部材40は、実装基板20側の端縁(開口部の周縁)を実装基板20に対して、例えば接着剤(例えば、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂など)を用いて固着すればよい。
The
ところで、上述の封止部50の形成にあたっては、実装基板20にLEDチップ10を実装してLEDチップ10とボンディングワイヤ14,14とを電気的に接続した後、LEDチップ10およびボンディングワイヤ14,14を封止部50の一部となる未硬化の第1の封止材(封止樹脂材料)により覆ってから、第1の封止材と同一材料からなり封止部の他の部分となる未硬化の第2の封止材(封止樹脂材料)を内側に入れた光学部材40を実装基板20に対して位置決めして各封止材を硬化させることにより封止部50を形成するようにすればよい。このようにして封止部50を形成することによって、製造過程で封止部50にボイドが発生するのを抑制できる。
By the way, in forming the sealing
波長選択フィルタ層45は、相対的に屈折率の高い高屈折率材料からなる第1の誘電体膜と相対的に屈折率の低い低屈折率材料からなる第2の誘電体膜とが交互に積層された光学多層膜により構成されている。ここにおいて、波長選択フィルタ層45は、高屈折率材料として、例えば、Ta2O5、TiO2などを採用し、低屈折率材料として、例えば、SiO2、MgF2などを採用すればよい。なお、高屈折率材料および低屈折率材料は、上述の材料に限るものではない。また、波長選択フィルタ層45の各誘電体膜の積層数や膜厚は、当該波長選択フィルタ層45に接する光学部材40の屈折率、各誘電体膜の屈折率、LEDチップ10の発光ピーク波長と色変換部61の蛍光体の発光ピーク波長との間のカットオフ波長、などに応じて適宜設定すればよい。
In the wavelength
色変換部61は、シリコーン樹脂からなる透光性材料にLEDチップ10から放射された青色光によって励起されて黄色光を放射する粒子状の黄色蛍光体を分散させた混合材料を用いてドーム状に形成されている。ここで、本実施形態では、色変換部61の透光性材料としてシリコーン樹脂を採用しているので、色変換部61と封止部50との屈折率差を小さくすることができる。なお、色変換部61の材料として用いる透光性材料は、シリコーン樹脂に限らず、例えば、アクリル樹脂、ガラス、有機成分と無機成分とがnmレベルもしくは分子レベルで混合、結合した有機・無機ハイブリッド材料などを採用してもよい。また、色変換部61は、肉厚が一様となるように形成されている。また、色変換部61は、実装基板20側の端縁(開口部の周縁)を実装基板20に対して、例えば接着剤(例えば、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂など)を用いて固着すればよい。
The
以上説明した本実施形態の発光装置1では、光学部材40の光出射面に形成されLEDチップ10から放射される青色光を透過し且つ黄色蛍光体から放射される黄色光を反射する波長選択フィルタ層45と色変換部61との間に空気層70が形成されているので、色変換部61で発生する熱に起因して波長選択フィルタ層45にかかる熱応力を低減できて、波長選択フィルタ層45へのクラックの発生を抑制することができ、また、黄色蛍光体から放射された黄色光に関して実装基板20へ戻る光量を低減でき、実装基板20などでの吸収損失を低減できる。
In the light emitting device 1 of the present embodiment described above, the wavelength selection filter that is formed on the light emitting surface of the
なお、本実施形態では、LEDチップ10から放射される可視光を青色光、色変換部61における蛍光体から放射される可視光を黄色光とした場合について例示したが、各可視光の色は特に限定するものではない。
In this embodiment, the case where the visible light emitted from the
(実施形態2)
ところで、実施形態1の発光装置1では、色変換部61における蛍光体として赤色蛍光体と緑色蛍光体とを用いることにより、蛍光体として黄色蛍光体のみを用いる場合に比べて演色性の高い白色光を得ることができるが、緑色蛍光体から放射された緑色光の一部が赤色蛍光体に二次吸収されて赤色光に変換されるので、LEDチップ10からの青色光を赤色蛍光体により直接赤色光に変換する場合に比べて赤色の発光効率が低くなるため、このような二次吸収を抑制することが望まれる。
(Embodiment 2)
Incidentally, in the light emitting device 1 of the embodiment 1, by using a red phosphor and a green phosphor as a phosphor for definitive
これに対して、本実施形態の発光装置1の基本構成は実施形態1と略同じであって、図2に示すように、LEDチップ10から放射される可視光によって励起されてLEDチップ10よりも長波長かつ色変換部61(以下、第1色変換部61と称する)の蛍光体である第1の蛍光体よりも短波長の可視光を放射する第2の蛍光体および透光性材料により形成され第1色変換部61の外側に位置するドーム状の第2色変換部62を備えている点が相違する。なお、実施形態1と同様の構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。
On the other hand, the basic configuration of the light emitting device 1 of the present embodiment is substantially the same as that of the first embodiment, and is excited by visible light radiated from the
本実施形態における波長選択フィルタ層45は、実施形態1と同様に、相対的に屈折率の高い高屈折率材料からなる第1の誘電体膜と相対的に屈折率の低い低屈折率材料からなる第2の誘電体膜とが交互に積層された光学多層膜により構成されており、LEDチップ10から放射される可視光を透過し且つ第1の蛍光体から放射される可視光および第2の蛍光体から放射される可視光を反射する光学特性を有するように設計してある。
As in the first embodiment, the wavelength
本実施形態の発光装置1では、LEDチップ10として、青色光を放射するGaN系青色LEDチップを用い、第1色変換部61の第1の蛍光体として、LEDチップ10から放射された青色光によって励起されて赤色光を放射する粒子状の赤色蛍光体を用い、第2色変換部62の第2の蛍光体として、LEDチップ10から放射された青色光によって励起されて緑色光を放射する粒子状の緑色蛍光体を用いており、LEDチップ10から放射され封止部50、光学部材40、波長選択フィルタ層45、第1色変換部61および第2色変換部62を透過した青色光と、第1色変換部61の赤色蛍光体から放射され第2色変換部62を透過した赤色光と、第2色変換部62の緑色蛍光体から放射された緑色光との混色光からなる白色光を得ることができる。
In the light emitting device 1 of the present embodiment, a GaN blue LED chip that emits blue light is used as the
第1色変換部61は、シリコーン樹脂からなる透光性材料にLEDチップ10から放射された青色光によって励起されて赤色光を放射する粒子状の赤色蛍光体を分散させた混合材料を用いてドーム状に形成されている。ここで、本実施形態では、第1色変換部61の透光性材料としてシリコーン樹脂を採用しているので、第1色変換部61と封止部50との屈折率差を小さくすることができる。
The first
また、第2色変換部62は、シリコーン樹脂からなる透光性材料にLEDチップ10から放射された青色光によって励起されて緑色光を放射する粒子状の緑色蛍光体を分散させた混合材料を用いて第1色変換部61よりも大きなドーム状に形成されている。
The second
なお、第1色変換部61および第2色変換部62の材料として用いる透光性材料は、シリコーン樹脂に限らず、例えば、アクリル樹脂、ガラス、有機成分と無機成分とがnmレベルもしくは分子レベルで混合、結合した有機・無機ハイブリッド材料などを採用してもよい。また、第1色変換部61および第2色変換部62は、それぞれ肉厚が一様となるように形成されている。また、第1色変換部61および第2色変換部62は、実装基板20側の端縁(開口部の周縁)を実装基板20に対して、例えば接着剤(例えば、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂など)を用いて固着すればよい。
In addition, the translucent material used as the material of the first
以上説明した本実施形態の発光装置1では、LEDチップ10から放射される青色光によって励起されてLEDチップ10よりも長波長の赤色光を放射する赤色蛍光体および第1の透光性材料により形成されたドーム状の第1色変換部61と、LEDチップ10から放射される青色光によって励起されてLEDチップ10よりも長波長かつ赤色蛍光体よりも短波長の緑色光を放射する緑色蛍光体および第2の透光性材料により形成され第1色変換部61の外側に位置するドーム状の第2色変換部62とを備えていることにより、赤色蛍光体と緑色蛍光体との2種類の蛍光体のうち短波長側に発光ピーク波長を有する緑色蛍光体から放射された緑色光が長波長側に発光ピーク波長を有する赤色蛍光体に二次吸収されるのを抑制することが可能となり、しかも、光学部材40の光出射面に形成されLEDチップ10から放射される青色光を透過し且つ赤色蛍光体から放射される赤色光および緑色蛍光体から放射される緑色光を反射する波長選択フィルタ層45と第1色変換部61との間に空気層70が形成されているので、第1色変換部61で発生する熱に起因して波長選択フィルタ層45にかかる熱応力を低減できて、波長選択フィルタ層45へのクラックの発生を抑制することができ、また、赤色蛍光体から放射された赤色光および緑色蛍光体から放射された緑色光に関して実装基板20へ戻る光量を低減でき、実装基板20などでの吸収損失を低減できる。
In the light emitting device 1 of the present embodiment described above, the red phosphor that emits red light having a wavelength longer than that of the
ところで、本実施形態の発光装置1では、第2色変換部62と第1色変換部61とが一体化されており、第2色変換部62の透光性材料の屈折率が第1色変換部61の透光性材料の屈折率よりも大きくなるように第2色変換部62の透光性材料および第1色変換部61の透光性材料を選定すれば、第2色変換部62の緑色蛍光体から放射された緑色光が第1色変換部61中へ入射するのを抑制することができ、外部への光取り出し効率を高めることができる。なお、第1色変換部61と第2色変換部62とは一体成形することで一体化してもよいし、透明な接着剤(例えば、シリコーン樹脂など)を用いて一体化してもよい。後者の場合には、製造時に、あらかじめ第2の蛍光体の濃度が異なる複数種類の第2色変換部62を用意しておき、第2色変換部62を第1色変換部61に接着する前に、第1色変換部61を通して出射される混色光を検出して当該検出結果に応じて適宜濃度の第2色変換部62を第1色変換部61に接着するようにすれば、発光装置1ごとの色ばらつきを低減できる。
By the way, in the light-emitting device 1 of this embodiment, the 2nd
(実施形態3)
本実施形態の発光装置1の基本構成は実施形態2と略同じであって、図3に示すように、第2色変換部62と第1色変換部61との間に空気層80が形成されている点が相違するだけである。なお、実施形態2と同様の構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。
(Embodiment 3)
The basic configuration of the light emitting device 1 of the present embodiment is substantially the same as that of the second embodiment, and an
しかして、本実施形態の発光装置1では、第2色変換部62と第1色変換部61との間に空気層80が形成されているので、第2色変換部62の第2の蛍光体から放射される可視光が第1色変換部61へ入射しにくくなり、外部への光取り出し効率を高めることができる。
Therefore, in the light emitting device 1 of the present embodiment, since the
なお、上記実施形態2,3では、LEDチップ10から放射される可視光を青色光、第1色変換部61における第1の蛍光体から放射される可視光を赤色光、第2色変換部62における第2の蛍光体から放射される可視光を緑色光とした場合について例示したが、各可視光の色は特に限定するものではない。
In the second and third embodiments, the visible light emitted from the
1 発光装置
10 LEDチップ
11 光取り出し面
20 実装基板
40 光学部材
45 波長選択フィルタ層
50 封止部
61 色変換部(第1色変換部)
62 第2色変換部
70 空気層
80 空気層
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Light-emitting
62 Second
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