JP6191453B2 - 発光装置 - Google Patents
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Description
前記基体の表面に配置される発光素子と、
前記基体の表面において、前記発光素子の側部を囲み且つ該側部と離間して配置される第1の樹脂層と、
前記基体の表面に配置される第2の樹脂層であって、該第2の樹脂層は、少なくとも、前記発光素子の上部、前記第1の樹脂層の上部、および前記発光素子と前記第1の樹脂層との間の領域に存在する、第2の樹脂層と
を含む発光装置であって、
前記第1の樹脂層は、光透過性樹脂と、前記発光素子が発する光の少なくとも一部により励起されて光を発する第1の蛍光体とを含み、
前記第2の樹脂層は、光透過性樹脂と、前記発光素子が発する光の少なくとも一部により励起されて光を発する第2の蛍光体とを含み、
前記第2の蛍光体は前記第1の蛍光体よりも耐熱性が高い、発光装置が提供される。
前記凹部の底面に配置される発光素子と、
前記発光素子の側部を囲んで配置される第1の樹脂層と、
前記基体の表面に配置される第2の樹脂層であって、該第2の樹脂層は、少なくとも、前記発光素子の上部および前記第1の樹脂層の上部に存在する、第2の樹脂層と
を含む発光装置であって、
前記第1の樹脂層は、光透過性樹脂と、前記発光素子が発する光の少なくとも一部により励起されて光を発する第1の蛍光体とを含み、
前記第2の樹脂層は、光透過性樹脂と、前記発光素子が発する光の少なくとも一部により励起されて光を発する第2の蛍光体とを含み、
前記第1の蛍光体は、前記発光素子側よりも前記凹部の側壁側に多く配置されており、
前記第2の蛍光体は前記第1の蛍光体よりも耐熱性が高い、発光装置が提供される。
図1(a)は、本発明の第1の実施の形態に係る発光装置を示す概略上面図であり、図1(b)は、図1(a)のA−A線における概略断面図であり、図1(c)は、図1(a)のB−B線における概略断面図である。
発光素子20は熱および光を発する。熱および光の発生は、特に発光素子20の上面において顕著である。
また、本実施形態において、第1の蛍光体は、第2の蛍光体よりも長波長側に蛍光ピーク波長を有する。例えば第1の蛍光体は波長610nm〜750nmの赤色領域に蛍光ピーク波長を有する蛍光体であり、第2の蛍光体は波長490nm〜570nmの緑色領域に蛍光ピーク波長を有する蛍光体である。
基体10は、正負一対のリードフレーム101と、リードフレーム101と一体成形された成形体102とで構成される。本実施例において、基体10は凹部15を有するが、凹部15を有しない平板状の形態であってもよい。基体10が凹部15を有する場合、発光装置100の前方方向における光度を高くすることができ、基体10が平板状である場合、発光素子20の実装が容易になる。凹部15の形状および寸法は、特に限定されるものではないが、例えば、凹部15の深さは、第1の樹脂層30及び第2の樹脂層40を配置させやすいように発光素子の高さ(厚み)の15〜100倍であることが好ましい。
また、凹部15の側壁面15bが上方に向かって広くなるように傾斜されていることが好ましい。これにより、後述の発光装置の製造工程において、凹部15の底面15aに滴下した第1の樹脂層30を側壁面15bに沿って這い上がりやすくさせ、発光素子20と第1の樹脂層30を離間させやすくなる。
リードフレーム101は、銅、鉄、ニッケル、パラジウム、タングステン、クロム、アルミニウム、銀、金、チタンまたはそれらの合金から形成されてよい。異種の金属を接合したクラッド材であってもよい。特に、放熱性の観点においては銅または銅合金、発光素子との接合信頼性においては鉄または鉄合金が好ましい。なかでも、銅または鉄入り銅は、放熱性が高いので好ましい。リードフレーム101は、上述の金属から形成される金属板にプレスやエッチング等の加工を施すことにより作製することができる。リードフレーム101は、表面の少なくとも一部において、銀、ニッケル、パラジウム、プラチナ、錫、金、銅、ロジウムもしくはこれらの合金、または酸化銀もしくは銀合金の酸化物等の被膜を有してもよい。
成形体102は、脂肪族ポリアミド樹脂、半芳香族ポリアミド樹脂、ポリエチレンテレフタレート、ポリシクロヘキサンテレフタレート、液晶ポリマー、ポリカーボネート樹脂、シンジオタクチックポリスチレン、ポリフェニレンエーテル、ポリフェニレンスルフィド、ポリエーテルスルホン樹脂、ポリエーテルケトン樹脂、ポリアリレート樹脂等の熱可塑性樹脂、ポリビスマレイミドトリアジン樹脂、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、シリコーン変性樹脂、シリコーン変成樹脂、ポリイミド樹脂、ポリウレタン樹脂等の熱硬化性樹脂から形成されてよい。成形体102は、これらの樹脂に加えて、充填剤および/または着色顔料を含んでもよい。別法として、成形体102は、ガラス、セラミックス等から形成してもよい。成形体102の成形方法としては、例えば、インサート成形、射出成形、押出成形、トランスファ成形等を用いることができる。
発光素子20は、基体10における凹部15の底面15aに配置される。発光素子20は、接着剤(図示せず)により底面15aに接着され、ワイヤ70によりリードフレーム101と電気的に接続される。発光素子20として、例えばLED素子等の半導体発光素子を用いることができる。発光素子20は通常、透光性基板と、透光性基板の上に積層された半導体層と、半導体層に設けられた正負一対の電極とを含む。発光素子20は、紫外光または可視光を出射するものであってよい。白色光を発生させる発光装置において用いる場合、発光素子20は、発光波長が好ましくは400nm以上530nm以下、より好ましくは420nm以上490nm以下である青色発光素子であることが好ましい。青色発光素子を、後述の第1の蛍光体としての赤色蛍光体ならびに第2の蛍光体としての緑色蛍光体および/または黄色蛍光体と組み合わせて用いることにより、色再現性の良好な白色発光装置を得ることができる。青色発光素子としては、蛍光体を効率良く励起可能な窒化物半導体(InxAlyGa1−x−yN、0≦x、0≦y、x+y≦1)系の発光素子が特に好ましい。1つの発光装置100に実装される発光素子20は、1個であってよく、あるいは複数であってよい。基体10の表面(凹部15の底面15a)における発光素子20の配置は特に限定されるものではなく、目的とする配光特性等に応じて適宜設定することができる。複数の発光素子20を配置する場合、発光素子20の各々は、基体10の導電部材やワイヤ70により直列または並列に接続してよい。
ワイヤ70は、発光素子20の電極と基体10の導電部材(リードフレーム101または配線121等)を電気的に接続する部材である。ワイヤ70として、金、銅、銀、白金、アルミニウムまたはこれらの合金の金属線を用いることができる。ワイヤ70としては、特に、被覆部材からの応力による破断が生じにくく、熱抵抗等に優れる金線が好ましい。あるいは、ワイヤ70は、光の取り出し効率を高めるために、少なくとも表面が銀で構成されてもよい。
接着剤は、発光素子20を基体10に固定する部材である。接着剤としては、絶縁性接着剤または導電性接着剤を用途に応じて適宜選択することができる。絶縁性接着剤として、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、ポリイミド樹脂、またはこれらの変性樹脂やハイブリッド樹脂等を用いることができる。導電性接着剤としては、銀、金、パラジウム等の導電性ペーストや、錫−ビスマス系、錫−銅系、錫−銀系、金−錫系等の半田、低融点金属等のろう材を用いることができる。
第1の樹脂層30は、光透過性樹脂と、発光素子が発する光の少なくとも一部により励起されて蛍光を発する第1の蛍光体とを含む。
光透過性樹脂は、電気的絶縁性を有し、発光素子20から出射される光を透過可能であり、かつ固化前は流動性を有する材料であれば、特に限定されるものではない。光透過性樹脂の透過率は、好ましくは70%以上である。光透過性樹脂としては、例えば、シリコーン樹脂、シリコーン変性樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ポリカーボネート樹脂、アクリル樹脂、TPX樹脂、ポリノルボルネン樹脂、またはこれらの樹脂を1種以上含むハイブリッド樹脂等が挙げられる。中でも、シリコーン樹脂は、耐熱性や耐光性に優れ、固化後の体積収縮が少ないので好ましい。
第1の蛍光体は、発光素子20が発する光の少なくとも一部により励起されて光を発する蛍光体であり、後述の第2の蛍光体よりも長波長側に蛍光ピーク波長を有する。白色光を発生させる発光装置の場合、第1の蛍光体は、波長610nm〜750nmの赤色領域に発光ピーク波長を有する赤色蛍光体であることが好ましい。第1の蛍光体としての赤色蛍光体を、上述の青色発光素子、ならびに後述の第2の蛍光体としての緑色蛍光体および/または黄色蛍光体と組み合わせて用いることにより、色再現性の良好な白色発光装置を得ることができる。赤色蛍光体として、例えば、(Sr,Ca)AlSiN3:Eu等のSCASN系蛍光体、CaAlSiN3:Eu等のCASN系蛍光体、SrAlSiN3:Eu蛍光体、およびK2SiF6:Mn等のKSF系蛍光体等を用いることができる。上述の蛍光体は、単独で用いてよく、あるいは2種類以上を混合して用いてよい。赤色蛍光体は、好ましくはK2SiF6:Mn蛍光体である。第1の蛍光体として発光スペクトルの狭いK2SiF6:Mn蛍光体を用いることにより、色再現範囲を広くすることができる。
第2の樹脂層40は、光透過性樹脂と、発光素子が発する光の少なくとも一部により励起されて光を発する第2の蛍光体とを含む。第2の樹脂層40の光透過性樹脂としては、第1の樹脂層の光透過性樹脂と同様のものを用いることができる。第2の樹脂層40は、光透過性樹脂および第2の蛍光体に加えて、充填剤等の添加剤を更に含んでよい。
第2の蛍光体は、発光素子20が発する光の少なくとも一部により励起されて光を発する蛍光体であり、第1の蛍光体よりも短波長側に発光ピーク波長を有する。第2の蛍光体は、第1の蛍光体よりも高い耐熱性、さらに好ましくは第1の蛍光体よりも高い耐光性および/または耐湿性を有する。白色光を発生させる発光装置の場合、第2の蛍光体は、波長490nm〜570nmの緑色領域に発光ピーク波長を有する緑色蛍光体および/または波長570nm〜590nmの黄色領域に発光ピーク波長を有する黄色色蛍光体であることが好ましい。第2の蛍光体としての緑色蛍光体および/または黄色蛍光体を、上述の青色発光素子、ならびに第1の蛍光体としての赤色蛍光体と組み合わせて用いることにより、色再現性の良好な白色発光装置を得ることができる。
第1の蛍光体および第2の蛍光体の粒径としては、2〜40μmが好ましい。特に、発光素子20の上部に配置されることになる第2の蛍光体の粒径は、第1の蛍光体の粒径よりも小さいことが好ましい。また、第1の実施形態のように凹部15を有する場合、発光素子20から凹部15の側壁面15bまでの距離は、第1の蛍光体の粒径に対して20倍以下であることが好ましく、特に好ましくは10倍以下とする。これにより蛍光体の取り出し効率が上がり、同じ色調にしたい場合でも、第1の蛍光体量を少なくすることができる。蛍光体が少なくなることで、蛍光体のストークスロス(励起、発光の際にロスとなるエネルギー)による発熱を減らすことができ、発熱量が少なくなるので、蛍光体の劣化を抑制することができる。
次に、本発明の第2の実施の形態に係る発光装置150について、図面を参照して以下に説明する。図6(a)は、本発明の第2の実施形態に係る発光装置の概略上面図であり、図6(b)は、図6(a)のE−E線における概略断面図である。以下、第1の実施形態と異なる点を中心に説明するものとし、特段の記載がない限り、第1の実施形態と同様の説明が当てはまる。
基体12は、正負一対の配線121と、配線121を保持する基板122とを含む配線基板である。基体12は平板状であり、凹部を有しない。基体12の上面は、配線121の表面と基板122の表面とで構成される。
配線121は、基体12の少なくとも上面に形成され、基体12の内部、下面や側面に形成されてもよい。また、配線121は、発光素子20が接合されるランド(ダイパッド)部、外部接続用の端子部、これらを接続する引き出し配線部等を有するものであってよい。配線の材料として、銅、ニッケル、パラジウム、タングステン、クロム、チタン、アルミニウム、銀、金またはそれらの合金が挙げられる。配線121の表面には、銀、プラチナ、錫、金、銅、ロジウムもしくはこれらの合金、または酸化銀もしくは銀合金の酸化物等の被膜が形成されてよい。
基板122は、電気的絶縁性であってよく、導電性である場合であっても、絶縁膜等を介することにより配線と電気的に絶縁させることができる。基板122は、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、酸化ジルコニウム、窒化ジルコニウム、酸化チタン、窒化チタンもしくはこれらの混合物を含むセラミックス、銅、鉄、ニッケル、クロム、アルミニウム、銀、金、チタンもしくはこれらの合金を含む金属、エポキシ樹脂、BTレジン、ポリイミド樹脂等の樹脂もしくはこれらの繊維強化樹脂、または可撓性基板(フレキシブル基板)から形成してよい。
10、12 基体
101 リードフレーム
102 成形体
121 配線
122 基板
15 凹部
15a 凹部の底面
15b 凹部の側壁面
19 基体の上面
20 発光素子
30 第1の樹脂層
40 第2の樹脂層
50 保護素子
60 アンダーフィル
61 導電性接着剤
70 ワイヤ
81 第1の蛍光体から出射される光(二次光)
82 第2の蛍光体から出射される光(二次光)
Claims (17)
- 基体と、
前記基体の表面に配置される発光素子と、
前記基体の表面において、前記発光素子の側部を囲み且つ該側部と離間して配置される第1の樹脂層と、
前記基体の表面に配置される第2の樹脂層であって、該第2の樹脂層は、少なくとも、前記発光素子の上部、前記第1の樹脂層の上部、および前記発光素子と前記第1の樹脂層との間の前記基体の表面に存在する、第2の樹脂層と
を含む発光装置であって、
前記第1の樹脂層は、光透過性樹脂と、前記発光素子が発する光の少なくとも一部により励起されて光を発する第1の蛍光体とを含み、
前記第2の樹脂層は、光透過性樹脂と、前記発光素子が発する光の少なくとも一部により励起されて光を発する第2の蛍光体とを含み、
前記第2の蛍光体は前記第1の蛍光体よりも耐熱性が高い、発光装置。 - 凹部を有する基体と、
前記凹部の底面に配置される発光素子と、
前記発光素子の側部を囲んで配置される第1の樹脂層と、
前記基体の表面に配置される第2の樹脂層であって、該第2の樹脂層は、少なくとも、前記発光素子の上部および前記第1の樹脂層の上部に存在する、第2の樹脂層と
を含む発光装置であって、
前記第1の樹脂層は、光透過性樹脂と、前記発光素子が発する光の少なくとも一部により励起されて光を発する第1の蛍光体とを含み、
前記第2の樹脂層は、光透過性樹脂と、前記発光素子が発する光の少なくとも一部により励起されて光を発する第2の蛍光体とを含み、
前記第1の蛍光体は、前記発光素子側よりも前記凹部の側壁側に多く配置されており、
前記第2の蛍光体は前記第1の蛍光体よりも耐熱性が高く、
前記発光素子が、透光性基板と、その上に積層された半導体層とを含み、前記半導体層は発光層を含み、前記第1の樹脂層の上端の前記基体の表面からの高さが、前記発光層の下端の前記基体の表面からの高さ以下である、発光装置。 - 凹部を有する基体と、
前記凹部の底面に配置される発光素子と、
前記発光素子の側部を囲んで配置される第1の樹脂層と、
前記基体の表面に配置される第2の樹脂層であって、該第2の樹脂層は、少なくとも、前記発光素子の上部および前記第1の樹脂層の上部に存在する、第2の樹脂層と
を含む発光装置であって、
前記第1の樹脂層は、光透過性樹脂と、前記発光素子が発する光の少なくとも一部により励起されて光を発する第1の蛍光体とを含み、
前記第2の樹脂層は、光透過性樹脂と、前記発光素子が発する光の少なくとも一部により励起されて光を発する第2の蛍光体とを含み、
前記第1の蛍光体は、前記発光素子側よりも前記凹部の側壁側に多く配置されており、
前記第2の蛍光体は前記第1の蛍光体よりも耐熱性が高く、
前記第2の樹脂層の上に配置される、光透過性樹脂を含み且つ第1および第2の蛍光体を実質的に含まない第3の樹脂層を更に含む、発光装置。 - 前記第2の蛍光体の発光波長は、前記第1の蛍光体の吸収スペクトルと少なくとも一部において重なっている、請求項1〜3のいずれか1項に記載の発光装置。
- 前記発光素子が青色発光素子であり、前記第1の蛍光体が赤色蛍光体であり、前記第2の蛍光体が緑色蛍光体および/または黄色蛍光体である、請求項1〜4のいずれか1項に記載の発光装置。
- 前記第2の蛍光体が緑色蛍光体を含む、請求項5に記載の発光装置。
- 前記緑色蛍光体が、クロロシリケート蛍光体およびβサイアロン蛍光体からなる群から選択される1以上の蛍光体である、請求項6に記載の発光装置。
- 前記赤色蛍光体が、SCASN系蛍光体、CASN系蛍光体、およびKSF系蛍光体からなる群から選択される1以上の蛍光体である、請求項5〜7のいずれか1項に記載の発光装置。
- 前記赤色蛍光体がK2SiF6:Mn蛍光体である、請求項8に記載の発光装置。
- 前記第2の蛍光体が黄色蛍光体を含み、該黄色蛍光体が、YAG系蛍光体およびLAG系蛍光体からなる群から選択される1以上の蛍光体である、請求項5〜9のいずれか1項に記載の発光装置。
- 前記第1の樹脂層が前記第2の蛍光体を実質的に含まず、前記第2の樹脂層が前記第1の蛍光体を実質的に含まない、請求項1〜10のいずれか1項に記載の発光装置。
- 前記基体の表面と平行な方向における、前記発光素子と前記第1の樹脂層との間の距離が、10〜1000μmである、請求項1〜11のいずれか1項に記載の発光装置。
- 前記第1の樹脂層の上端の前記基体の表面からの高さが、前記発光素子の上端の前記基体の表面からの高さ以下である、請求項1、3、および請求項1または3を直接的または間接的に引用する請求項4〜12のいずれか1項に記載の発光装置。
- 前記発光素子が、透光性基板と、その上に積層された半導体層とを含み、前記半導体層は発光層を含み、前記第1の樹脂層の上端の前記基体の表面からの高さが、前記発光層の下端の前記基体の表面からの高さ以下である、請求項13に記載の発光装置。
- 前記第1の樹脂層の上端の前記基体の表面からの高さが、前記透光性基板の上端の前記基体の表面からの高さ以下である、請求項2および請求項2を直接的または間接的に引用する請求項4〜12のいずれか1項、または請求項14に記載の発光装置。
- 前記第2の樹脂層の、前記第1の樹脂層の上端における厚さが、1000μm以下である、請求項1〜15のいずれか1項に記載の発光装置。
- 前記第2の樹脂層の上に配置される、光透過性樹脂を含み且つ第1および第2の蛍光体を実質的に含まない第3の樹脂層を更に含む、請求項1、2、および請求項1または2を直接的または間接的に引用する請求項4〜16のいずれか1項に記載の発光装置。
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