JP5302533B2 - Light emitting device - Google Patents
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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 Document 1).
ここにおいて、上記特許文献1には、図13に示すように、一表面に凹所120aが形成され一対のリード端子123,123が一体に形成された白色のアルミナセラミックス基板からなる実装基板120と、実装基板120の収納凹所120aの内底面に露出した一対のリード端子123,123の一方にダイボンディングされ他方にボンディングワイヤ114を介して電気的に接続されたLEDチップ100と、LEDチップ100から放射された光によって励起されてLEDチップ100よりも長波長の光を放射する蛍光体を含有した透明樹脂(エポキシ樹脂)により形成され実装基板120の収納凹所120a内でLEDチップ100を囲む擂鉢状に形成された色変換部170と、LEDチップ100、ボンディングワイヤ1114および色変換部170を覆うように実装基板120の収納凹所120a内に充填された透明樹脂(エポキシ樹脂)からなる封止部150と、封止部150上に形成されLEDチップ100からの光を色変換部170側へ反射する白色のシリコーン樹脂からなる反射部材160と、反射部材160を覆うように封止部150上に透明樹脂(エポキシ樹脂)により凸レンズ状に形成されたレンズ機能部180とを備えた発光装置が提案されている。
しかしながら、図13に示した構成の発光装置では、色変換部170が擂鉢状に形成されており、当該色変換部170の厚みが場所によって違うので、色変換部170を通過するLEDチップ100からの光の光路長差に起因して色むらが生じたり、色変換部170で発生した熱を均一に放熱させることができず、色変換部170内の温度差や蛍光体の温度上昇に起因した温度消光に起因して色むらが生じてしまう。また、図13の構成の発光装置では、実装基板120がアルミナセラミックス基板を用いて形成されているので、LEDチップ100で発生した熱および色変換部170で発生した熱を効率良く放熱することができなかった。
However, in the light emitting device having the configuration shown in FIG. 13, the
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、LEDチップおよび色変換部の温度上昇を抑制でき、且つ、色むらの発生を抑制することが可能な発光装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above reasons, and an object of the present invention is to provide a light-emitting device that can suppress the temperature rise of the LED chip and the color conversion unit and can suppress the occurrence of color unevenness. There is.
請求項1の発明は、LEDチップと、熱伝導体材料からなり前記LEDチップが一表面側に搭載された板状の伝熱板と、少なくとも前記LEDチップから放射された光によって励起されて前記LEDチップよりも長波長の光を放射する蛍光体により形成され平面視において前記LEDチップを取り囲む形で配置された色変換部と、前記LEDチップの厚み方向において前記LEDチップから離間して配置され前記LEDチップから放射される光を前記色変換部側へ反射する反射部とを備え、前記LEDチップは、サブマウント部材を介して前記伝熱板に搭載され、前記色変換部は、前記伝熱板の前記一表面側に一定厚みで設けられ前記伝熱板に熱結合されてなることを特徴とする。
The invention according to
この発明によれば、LEDチップが熱伝導性材料からなる伝熱板の一表面側に搭載されるとともに、色変換部が平面視において前記LEDチップを取り囲む形で配置され前記伝熱板の前記一表面側に一定厚みで設けられているので、前記LEDチップおよび前記色変換部それぞれで発生した熱を前記伝熱板から効率良く放熱することができて前記LEDチップおよび前記色変換部の温度上昇を抑制できるとともに色むらの発生を抑制することが可能となる。また、この発明によれば、前記LEDチップは、サブマウント部材を介して前記伝熱板に搭載されているので、前記LEDチップで発生した熱を前記サブマウント部材および前記伝熱板を介して効率良く放熱させることができる。 According to the invention, the LED chip is mounted on one surface of the heat transfer plate made of a thermally conductive material, the heat transfer color conversion unit is arranged in the form of Te viewed odor surrounding the L ED chip since provided with a constant thickness on the one surface side of the plate, the said L ED chip and heat generated in each of the color conversion unit can be efficiently dissipated from the heat transfer plate L ED chip it is possible to suppress the occurrence of color unevenness with an increase in temperature of and the color conversion unit can be suppressed. According to this invention, since the LED chip is mounted on the heat transfer plate via a submount member, the heat generated by the LED chip is transferred via the submount member and the heat transfer plate. It is possible to dissipate heat efficiently.
請求項2の発明は、請求項1の発明において、前記色変換部と前記伝熱板との間に前記伝熱板よりも可視光に対する反射率が高い材料により形成され前記LEDチップから放射され前記色変換部を透過した光や前記蛍光体から前記伝熱板側へ放射された光を反射する反射層が設けられてなることを特徴とする。 According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, the color conversion unit and the heat transfer plate are formed of a material having a higher reflectance to visible light than the heat transfer plate, and are emitted from the LED chip. A reflection layer is provided that reflects light transmitted through the color conversion unit or light emitted from the phosphor toward the heat transfer plate.
この発明によれば、前記色変換部の厚みを薄くすることが可能となり、前記色変換部の温度上昇をより抑制することができるとともに、前記色変換部内の温度差をより低減することが可能となる。 According to this invention, it is possible to reduce the thickness of the color conversion unit, to further suppress the temperature rise of the color conversion unit, and to further reduce the temperature difference in the color conversion unit. It becomes.
請求項3の発明は、請求項2の発明において、前記伝熱板は、前記一表面側において前記色変換部に重なる部位に微細凹凸構造部が形成され、当該微細凹凸構造部に前記反射層が積層され、前記反射層に前記色変換部が積層されていることを特徴とする。 According to a third aspect of the present invention, in the second aspect of the present invention, the heat transfer plate has a fine concavo-convex structure portion formed in a portion overlapping the color conversion portion on the one surface side, and the reflective layer is formed on the fine concavo-convex structure portion. And the color conversion part is laminated on the reflective layer.
この発明によれば、前記LEDチップから放射され前記色変換部を透過した光や前記蛍光体から前記伝熱板側へ放射された光をより効率良く外部へ取り出すことが可能となる。 According to the present invention, light emitted from the LED chip and transmitted through the color conversion unit and light emitted from the phosphor to the heat transfer plate side can be extracted to the outside more efficiently.
請求項4の発明は、請求項1ないし請求項3の発明において、前記伝熱板の前記一表面側で前記LEDチップおよび前記色変換部を封止した透光性材料からなる封止部を備え、前記封止部は、外側面が回転放物面状に形成されてなることを特徴とする。 According to a fourth aspect of the present invention, in the first to third aspects of the invention, a sealing portion made of a translucent material that seals the LED chip and the color conversion portion on the one surface side of the heat transfer plate. wherein the sealing unit is characterized in that the outer surface becomes formed in a parabolic rotation.
この発明によれば、外部への光取り出し効率を高めることが可能となる。 According to this invention, it is possible to increase the light extraction efficiency to the outside.
請求項5の発明は、請求項1ないし請求項4の発明において、前記反射部は、前記色変換部側からの光を通過させ且つ前記LEDチップからの直接光を通過させない方向に貫設されたスリットを有することを特徴とする。 According to a fifth aspect of the present invention, in the first to fourth aspects of the invention, the reflecting portion is provided in a direction that allows light from the color conversion portion side to pass therethrough and does not allow direct light from the LED chip to pass. It is characterized by having a slit.
この発明によれば、前記反射部が、前記色変換部側からの光を通過させ且つ前記LEDチップからの直接光を通過させない方向に貫設されたスリットを有していることにより、前記反射部により影となる領域を少なくしながらも前記LEDチップからの直接光が出射されるのを防止することができる。 According to this invention, the reflection part has the slit penetrating in the direction that allows the light from the color conversion part side to pass through and does not allow the direct light from the LED chip to pass through. It is possible to prevent direct light from the LED chip from being emitted while reducing the shadow area by the portion.
請求項6の発明は、請求項1ないし請求項4の発明において、前記反射部の周囲に配置されて前記LEDチップ側からの直接光を反射し且つ前記色変換部の光出射面から出射された前記蛍光体からの光および前記LEDチップからの間接光を透過させる波長選択フィルタを備えてなることを特徴とする。 According to a sixth aspect of the present invention, in the first to fourth aspects of the present invention, the direct light from the LED chip side is disposed around the reflecting portion and is emitted from the light emitting surface of the color converting portion. And a wavelength selection filter that transmits light from the phosphor and indirect light from the LED chip.
この発明によれば、前記反射部の周囲に配置されて前記LEDチップ側からの直接光を反射し且つ前記色変換部の光出射面から出射された蛍光体からの光およびLEDチップからの間接光を透過させる波長選択フィルタを備えていることにより、前記反射部により影となる領域を少なくしながらも前記LEDチップからの直接光が出射されるのを防止することができる。 According to the present invention, the light from the phosphor disposed around the reflecting portion, reflects the direct light from the LED chip side, and is emitted from the light emitting surface of the color conversion portion, and indirectly from the LED chip. By including the wavelength selection filter that transmits light, it is possible to prevent direct light from the LED chip from being emitted while reducing the shadowed area by the reflecting portion.
請求項1の発明では、LEDチップおよび色変換部の温度上昇を抑制でき、且つ、色むらの発生を抑制することが可能になるという効果がある。 According to the first aspect of the present invention, there is an effect that it is possible to suppress the temperature rise of the LED chip and the color conversion unit and to suppress the occurrence of color unevenness.
(実施形態1)
本実施形態における発光装置は、LEDチップ10と、一表面側にLEDチップ10への給電用の配線パターン(導体パターン)23,23を有しLEDチップ10が上記一表面側に実装された矩形板状の実装基板20と、LEDチップ10から放射された光によって励起されてLEDチップ10よりも長波長の光を放射する蛍光体を含有した透光性材料からなり平面視においてLEDチップ10を取り囲む形でLEDチップ10から離間して配置された色変換部70と、実装基板20の上記一表面側でLEDチップ10および色変換部70を封止した透光性材料からなる封止部50と、LEDチップ10の厚み方向においてLEDチップ10から離間して配置されLEDチップ10から放射される光を色変換部70側へ反射する反射部60とを備えている。
(Embodiment 1)
The light emitting device in the present embodiment has a
LEDチップ10は、青色光を放射するGaN系青色LEDチップであり、結晶成長用基板としてサファイア基板に比べて格子定数や結晶構造がGaNに近く且つ導電性を有するn形のSiC基板を用いており、SiC基板の主表面側にGaN系化合物半導体材料により形成されて例えばダブルへテロ構造を有する積層構造部からなる発光部がエピタキシャル成長法(例えば、MOVPE法など)により成長されているが、結晶成長用基板はSC基板に限らず、例えば、GaN基板などでもよい。ここで、LEDチップ10は、一表面側(図1(b)における上面側)にアノード電極(図示せず)が形成され、他表面側(図1(b)における下面側)にカソード電極が形成されている。上記カソード電極および上記アノード電極は、Ni膜とAu膜との積層膜により構成してあるが、上記カソード電極および上記アノード電極の材料は特に限定するものではなく、良好なオーミック特性が得られる材料であればよく、例えば、Alなどを採用してもよい。また、LEDチップ10の構造は特に限定するものではなく、例えば、結晶成長用基板の主表面側に発光部などをエピタキシャル成長した後に発光部を支持する支持基板(例えば、Si基板など)を発光部に固着してから、結晶成長用基板などを除去したものを用いてもよい。
The
実装基板20は、第1の熱伝導性材料(例えば、Cuなど)からなる矩形板状(本実施形態では、正方形状)の伝熱板21と、伝熱板21よりも小さく且つLEDチップ10よりも大きな平面サイズに形成され伝熱板21の一表面側(図1(b)における上面側)に接合された第2の熱伝導性材料(例えば、AlNなど)からなる矩形板状(本実施形態では、正方形状)のサブマウント部材30と、ポリイミドフィルムからなる有機系絶縁性基材22aの一表面側にLEDチップ10に電気的に接続される上述の配線パターン23が形成されてなり伝熱板21の上記一表面側に埋設された2つの帯状の配線基板22,22とで構成されており、サブマウント部材30における伝熱板21側とは反対側にLEDチップ10が接合されている。したがって、本実施形態では、LEDチップ10が伝熱板21の上記一表面側に搭載されることとなり、LEDチップ10で発生した熱が配線基板22,22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。ここにおいて、各配線基板22,22は、配線パターン23,23の表面が伝熱板21の上記一表面と略面一となるように伝熱板21に埋設されている。なお、有機系絶縁性基材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。
The
2つの配線基板22は、平面視においてサブマウント部材30の1つの対角線の延長線上でサブマウント部材30を挟むように配置されており、各配線パターン23は、サブマウント部材30に近い側にボンディングワイヤ14が接続される矩形状の端子部23aを有し、サブマウント部材30から遠い側に円形状の外部接続用電極部23bを有している。なお、配線基板22の配線パターン23は、Cu膜とNi膜とAu膜との積層膜により構成されている。
The two
サブマウント部材30は、LEDチップ10と伝熱板21との線膨張率の差に起因して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を有している。したがって、本実施形態の発光装置では、LEDチップ10がサブマウント部材30を介して伝熱板21に搭載されているので、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とともに、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。
The
サブマウント部材30の第2の熱伝導性材料としては、アルミナに比べて熱伝導率が高く且つ絶縁性を有するAlNを採用しており、LEDチップ10は、上記カソード電極がサブマウント部材30におけるLEDチップ10側の表面に設けられ上記カソード電極と接続される導体パターン(図示せず)およびボンディングワイヤ(図示せず)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。ここにおいて、LEDチップ10とサブマウント部材30とは、AuSnにより共晶接合され、サブマウント部材30と伝熱板21とも、AuSnにより共晶接合されているが、いずれの共晶接合においても、接合表面にあらかじめAuからなる金属層が形成されている。
As the second heat conductive material of the submount
本実施形態では、上述のように、伝熱板21の第1の熱伝導性材料としてCuを採用しているが、Cuに限らず、例えば、Alなどを採用してもよい。また、サブマウント部材30の第2の熱伝導性材料はAlNに限らず、線膨張率がLEDチップ10の結晶成長用基板の材料に比較的近く且つ熱伝導率が高い材料であればよい。なお、サブマウント部材30は、上述の熱伝導機能を有しており、伝熱板21におけるLEDチップ10側の表面の面積はLEDチップ10における伝熱板21側の表面の面積よりも十分に大きいことが望ましい。
In the present embodiment, Cu is adopted as the first heat conductive material of the
なお、サブマウント部材30においてLEDチップ10が接合される側の表面においてLEDチップ10との接合部位の周囲に、LEDチップ10から放射された光を反射する反射膜を形成すれば、LEDチップ10の側面から放射された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。ここで、反射膜は、例えば、Ni膜とAl膜との積層膜により構成すればよい。
In addition, if a reflective film that reflects the light emitted from the
色変換部70の平面形状は、ドーナツ状であり、内周線がサブマウント部材30の外周線に沿った矩形状(本実施形態では、正方形状)であり、外周線が伝熱板21の外周線よりも内側に位置する円形状となっている。
The planar shape of the
ここにおいて、色変換部70は、実装基板20の上記一表面側に一定厚みで設けられ電熱板21に熱結合されている。ここで、色変換部70の一部は配線基板22上に形成されているが、大部分は伝熱板21の上記一表面側に一定厚みで設けられ伝熱板21に熱結合されている。ところで、本実施形態の発光装置は、色変換部70と伝熱板21との間に伝熱板21よりも可視光に対する反射率が高い材料(例えば、Alなど)により形成されLEDチップ10から放射され色変換部70を透過した光や蛍光体から伝熱板21側へ放射された光を反射する反射層40が設けられているが、色変換部70の厚みが大きい場合には反射層40は必ずしも設ける必要はない。
Here, the
色変換部70は、透光性材料としてシリコーン樹脂を採用し、蛍光体として黄色蛍光体を採用しているが、色変換部70の透光性材料は、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く、色変換部70の蛍光体も黄色蛍光体に限らず、色調整や演色性を高めるなどの目的で複数種類の蛍光体を用いてもよく、例えば、赤色蛍光体と緑色蛍光体とを用いることで演色性の高い白色光を得ることができる。ここで、複数種類の蛍光体を用いる場合には必ずしも発光色の異なる蛍光体の組み合わせに限らず、例えば、発光色はいずれも黄色で発光スペクトルの異なる複数種類の蛍光体を組み合わせてもよい。また、色変換部70は、少なくとも蛍光体により形成されていればよく、シリコーン樹脂などの透光性材料を用いることなく、蛍光体のみにより形成してもよい。
The
また、上述の封止部50は、実装基板20の上記一表面側において半球状に形成されており、頂部に反射部60が設けられている。ここで、封止部50は、平面視における外周線が円形状であり、色変換部70の外周線と略一致するように形成されている。なお、封止部50の形状は半球状の形状に限らず、発光装置の所望の配光特性に応じて適宜設定すればよく、例えば半楕球状の形状としてもよく、この場合には色変換部70の外周形状を楕円形状とすればよい。また、反射部60は、LEDチップ10から放射された光が色変換部70側へ反射するようにLEDチップ10との対向面の形状が設計されている。
Further, the above-described
封止部50の透光性材料としては、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、例えばアクリル樹脂、ガラスなどを用いてもよく、ガラスを用いれば放熱性を向上させることができるとともに、耐候性および耐熱性を向上させることができる。また、反射部60の材料としては、例えば、白色のシリコーン樹脂、液晶ポリマー系の樹脂、セラミック、金属などを採用すればよい。
As a translucent material of the sealing
ところで、本実施形態の発光装置の製造にあたっては、例えば、図2、図3、図4に示すように、封止部50の大部分を構成する半球状の成形品50aに形成された凹所51および実装基板20の上記一表面側それぞれに上述の封止部50の一部となる液状の透光性材料(例えば、シリコーン樹脂)50c,50bを塗布してから、成形品50aと実装基板20とを近づけて成形品50aを位置決めしてから液状の透光性材料50c,50bを硬化させることにより成形品50aと各透光性材料50c,50bとが一体化された封止部50を形成するようすればよい。ここで、図2では、成形品50aの凹所51の開口形状が色変換部70の外周形状と略同じであり、実装基板20の上記一表面側に塗布する液状の透光性材料50bは、LEDチップ10、サブマウント部材30および色変換部70を覆うように塗布している。また、図3では、成形品50aの凹所51の開口形状が色変換部70の内周形状と略同じであり、実装基板20の上記一表面側に塗布する液状の透光性材料50bはLEDチップ10およびサブマウント部材30を覆うよう塗布している。また、図4では、成形品50aの凹所51の開口形状が色変換部70の内周形状と略同じであり、且つ、成形品50aの凹所51の周部に色変換部70および反射層40が設けられており、実装基板20の上記一表面側に塗布する液状の透光性材料50bはLEDチップ10およびサブマウント部材30を覆うように塗布している。このような図2〜図4のいずれかの製造方法を採用することにより、封止部50にボイドが発生するのを抑制できてボンディングワイヤ14の断線や光出力の低下を防止できる。なお、図2〜図4の例では反射部60を成形品50aに一体成形しているが、反射部60は、成形品50aに接着するようにしてもよい。
By the way, in the manufacture of the light emitting device of the present embodiment, for example, as shown in FIGS. 2, 3, and 4, a recess formed in a hemispherical molded
以上説明した本実施形態の発光装置では、LEDチップ10が第1の熱伝導性材料からなる伝熱板21の上記一表面側に搭載されるとともに、色変換部70が平面視においてLEDチップ10を取り囲む形でLEDチップ10から離間して配置され伝熱板21の上記一表面側に一定厚みで設けられているので、LEDチップ10および色変換部70それぞれで発生した熱を伝熱板21から効率良く放熱することができてLEDチップ10および色変換部70の温度上昇を抑制できるとともに色むらの発生を抑制することが可能となる。また、本実施形態の発光装置では、上述のように、色変換部70と伝熱板21との間に反射層40が設けられているので、色変換部70の厚みを薄くすることが可能となり、色変換部70の温度上昇をより抑制することができるとともに、色変換部70内の温度差をより低減することが可能となる。
In the light emitting device of the present embodiment described above, the
(実施形態2)
本実施形態の発光装置の基本構成は実施形態1と略同じであり、図5に示すように、封止部50の外側面52が回転放物面状に形成されている点が相違する。ここにおいて、封止部50は、実装基板20から離れるにつれて外径が徐々に大きくなっている。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。
(Embodiment 2)
The basic configuration of the light emitting device of the present embodiment is substantially the same as that of the first embodiment, and is different in that the
本実施形態の発光装置では、色変換部70から出射された光を封止部50の光出射面53側へ効率良く反射させることができ、外部への光取り出し効率を高めることができる。
In the light emitting device of the present embodiment, the light emitted from the
(実施形態3)
本実施形態の発光装置の基本構成は実施形態2と略同じであり、図6に示すように封止部50の中央部が周部に比べて凹んでおり、反射部60とLEDチップ10との間の距離が短くなっている点が相違する。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 of the present embodiment is substantially the same as that of the second embodiment. As shown in FIG. 6, the central portion of the sealing
しかして、本実施形態の発光装置では、LEDチップ10から放射された光を効率良く色変換部70へ入射させることができ、外部への光取り出し効率を高めることが可能となる。
Therefore, in the light emitting device of this embodiment, the light emitted from the
(実施形態4)
本実施形態の発光装置の基本構成は実施形態1と略同じであり、図7に示すように、伝熱板21の上記一表面側において色変換部70に重なる部位に断面三角波状の微細凹凸構造部21aが形成され、当該微細凹凸構造部21aに反射層40が積層され、反射層40に色変換部70が積層され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。
(Embodiment 4)
The basic configuration of the light emitting device of the present embodiment is substantially the same as that of the first embodiment. As shown in FIG. 7, as shown in FIG. The
しかして、本実施形態の発光装置では、微細凹凸構造の周期(ピッチ)を適宜設定することにより、LEDチップ10から放射され色変換部70を透過した光や色変換部70の蛍光体から伝熱板21側へ放射された光をより効率良く外部へ取り出すことが可能となる。
Therefore, in the light emitting device of the present embodiment, by appropriately setting the period (pitch) of the fine concavo-convex structure, light emitted from the
(実施形態5)
本実施形態の発光装置の基本構成は実施形態3と略同じであり、図8に示すように、伝熱板21の上記一表面側において色変換部70に重なる部位に断面三角波状の微細凹凸構造部21aが形成され、当該微細凹凸構造部21aに反射層40が積層され、反射層40に色変換部70が積層されている点が相違する。なお、実施形態3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 5)
The basic configuration of the light emitting device of the present embodiment is substantially the same as that of the third embodiment. As shown in FIG. 8, as shown in FIG. The
しかして、本実施形態の発光装置では、微細凹凸構造の周期(ピッチ)を適宜設定することにより、LEDチップ10から放射され色変換部70を透過した光や色変換部70の蛍光体から伝熱板21側へ放射された光をより効率良く外部へ取り出すことが可能となる。なお、実施形態2において本実施形態と同様の微細凹凸構造部21aを設けてもよい。
Therefore, in the light emitting device of the present embodiment, by appropriately setting the period (pitch) of the fine concavo-convex structure, light emitted from the
(実施形態6)
本実施形態の発光装置の基本構成は実施形態2と略同じであり、図9に示すように、実装基板20上に、封止部50を囲んで配置され色変換部70から放射される光を封止部50の光出射面53側へ反射するリフレクタ80が設けられており、当該リフレクタ80が、実装基板20側の端縁から内方へ延設された内鍔片81を有し、リフレクタ80の内鍔片81が伝熱板21に固着され、内鍔片81における実装基板20側とは反対側の表面に色変換部70が一定厚みで形成されている点が相違する。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 6)
The basic configuration of the light emitting device of the present embodiment is substantially the same as that of the second embodiment. As shown in FIG. 9, the light emitted from the
また、リフレクタ80は、LEDチップ10から放射された光や色変換部70から出射された光が封止部50の光出射面53側へ反射するように内側面の形状が回転放物面状に設計されているが、発光装置の所望の配光特性に応じて適宜設計すればよい。なお、リフレクタ80は、光出射側の端縁から外方へ延設された外鍔片83を有している。
Moreover, the
リフレクタ80の材料としては、例えば、LEDチップ10や色変換部70の蛍光体から放射される光の反射率が高く且つ熱伝導率の高い金属(例えば、Al、Cu)などを採用すればよく、本実施形態では、Alを採用している。ただし、リフレクタ80の材料として金属を採用する場合には、実施形態1にて説明した各配線基板22(図1(a),(b)参照)の配線パターン23(図1(a),(b)参照)と電気的に絶縁する必要があることは勿論である。なお、リフレクタ80の材料としてCuを採用する場合には、内側面にNi層/Ag層、Ni層/Al層などの反射層をメタライズすることが望ましい。また、リフレクタ80の材料は金属に限らず、色変換部70に比べて熱伝導率の高い樹脂やセラミックを採用してもよく、例えば樹脂を採用する場合には、例えば内側面に銅箔を被着し、当該銅箔にNi層/Ag層、Ni/Al層などの反射層をメタライズするようにしてもよい。
As a material of the
しかして、本実施形態の発光装置では、封止部50の外側面52での全反射条件を満たさない向きの光をリフレクタ80により封止部50の光出射面53側へ反射することができて外部への光取り出し効率を高めることができ、しかも、リフレクタ80が放熱部材を兼ねることとなって色変換部70からの放熱経路が増え放熱性が向上するので、光出力の高出力化を図れる。
Thus, in the light emitting device of this embodiment, light that does not satisfy the total reflection condition on the
(実施形態7)
本実施形態の発光装置の基本構成は実施形態6と略同じであり、図10に示すように、半球状の封止部50が色変換部70の内側に形成されLEDチップ10およびサブマウント部材30を封止している点、リフレクタ80の光取り出し側の開口面を閉塞する形で平板状の透光性カバー90がリフレクタ80の外鍔片83に固着されている点、反射部60が透光性カバー90におけるLEDチップ10との対向面に設けられている点が相違する。ここにおいて、透光性カバー90は、透光性材料(例えば、アクリル樹脂、ガラスなど)により形成されている。なお、透光性カバー90の形状は平板状に限らず、発光装置の所望の配光特性に応じて適宜設定すればよく、例えば、平凸レンズ状の形状に設定してもよい。
(Embodiment 7)
The basic configuration of the light emitting device of the present embodiment is substantially the same as that of the sixth embodiment. As shown in FIG. 10, the
ところで、上記各実施形態の発光装置では、LEDチップ10の厚み方向に離間して反射部60が設けられており、反射部60によりLEDチップ10からの光および色変換部70からの光が遮られるので、反射部60の存在に起因して影となる領域が生じるが、図11に示すように、反射部60に、色変換部70側からの光を通過させ且つLEDチップ10からの直接光を通過させない方向に貫設されたスリット62を形成しておけば、反射部60により影となる領域を少なくしながらもLEDチップ10からの直接光が出射されるのを防止することができる。また、図12(a)に示すように、反射部60の周囲に配置されてLEDチップ10側からの直接光(LEDチップ10の発光ピーク波長をλpとする)I2を反射し且つ色変換部70の光出射面から出射された光I1(蛍光体からの光およびLEDチップ10からの間接光)を透過させる波長選択フィルタ65を設けるようにすれば、反射部60により影となる領域を少なくしながらもLEDチップ10からの直接光I2が出射されるのを防止することができる。なお、図12(b)は波長選択フィルタ65における色変換部70側から入射する光に対する反射特性を示し、図12(c)は波長選択フィルタ65におけるLEDチップ10側から入射する光に対する反射特性を示している。
By the way, in the light emitting device of each of the embodiments described above, the
なお、上述の各実施形態では、LEDチップ10として、発光色が青色の青色LEDチップを採用しているが、LEDチップ10から放射される光は青色光に限らず、例えば、赤色光、緑色光、紫色光などでもよい。また、上述のLEDチップ10は、上記一表面側に上記アノード電極が形成され、上記他表面側にカソード電極が形成されているが、上記一表面側にアノード電極およびカソード電極が形成されていてもよく、この場合には、アノード電極およびカソード電極の両方ともボンディングワイヤ14を介して配線パターン23,23と直接接続することができる。また、LEDチップ10と伝熱板21との線膨張率差が比較的小さい場合にはサブマウント部材30は必ずしも設ける必要はない。
In each of the above-described embodiments, a blue LED chip whose emission color is blue is adopted as the
10 LEDチップ
20 実装基板
21 伝熱板
21a 微細凹凸構造部
22 配線基板
30 サブマウント部材
40 反射層
50 封止部
52 外側面
60 反射部
62 スリット
65 波長選択フィルタ
70 色変換部
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